word格式-可編輯-感謝下載支持LED散熱設計與計算公式概論：LED總的電光轉(zhuǎn)換效率約為54%，而在實際應用中是不足其理論的1/4，剩余的電能將以熱能的形式釋放，熱由此而生，LED燈具熱量上升直接影響有：發(fā)光效率，主波長不穩(wěn)定，色溫偏低，正向電壓降低，反電流增大，效應里增大，材料劣化等等，熱運動方式主要以:熱傳導，熱對流，熱輻射。熱傳導：溫度不同的物體各部分之間或溫度不同的各物體之間直接接觸時，依靠分子、原子即自由電子等微觀粒子的熱運動而進行熱量傳遞的現(xiàn)象熱對流：由系統(tǒng)內(nèi)流體各部分之間發(fā)生相對位移，冷熱流體相互摻混而產(chǎn)生的熱量傳遞現(xiàn)象稱為熱對流。熱幅射：由熱運動產(chǎn)生，熱量以電磁波形式傳遞。散熱涂料時利用熱輻射的方式進行散熱的(熱傳導和熱對流需要借助介質(zhì)進行散熱，而熱輻射則不用，如真空)。對于高功率LED，短時間運行其最高允許結(jié)溫為125°C，而長期使用結(jié)溫不允許超過110°C，對于低功率LED，其最高允許結(jié)溫為80C。在散熱設計中我們通常考慮幾個方面：導熱材料，傳導介質(zhì)，熱能位置，吸熱界面，熱流方向，環(huán)境溫度等等。一，LED燈具熱分析公式；Rthb-a-（Tj-Ta-Rthj-spi*）/P

led孔」a+（tLXp）+（Rj-spXPiRthb-a-（Tj-Ta-Rthj-spi*）/P

led孔 LE孔 LED理論結(jié)點溫度，單位:CTa----用環(huán)境溫度,單位:CR 燈具散熱部件總熱阻R 燈具散熱部件總熱阻，單位:C/W;thb-a PiedJ^顆LED功率,單位:W;P——P——LED總功率，單位:WRthj-sp-單顆LED熱阻.單位:C/W;二，散熱計算公式：RJA=RJC+RCB+RBARJA=(TJ-TA)/PDPD=VFxIFRJA=(TJ-TC)/PD+(TC-TA)/PD RJC=(TJ-TC)/PDRBA=(TC-TA)/PDTJ=RJCxPD+TC=RJC(IFxVF)+TC式中：TJ是結(jié)溫；TA是工作環(huán)境溫度；TC是散熱墊底部的溫度；RJA是總熱阻；RJC是LED熱阻；RCB敷銅層熱阻；RBA是環(huán)境空氣熱阻；三，熱阻(表征阻止熱量傳遞的能力的綜合參量)，單位C/W，方程式中用“R”或“?！北硎緦釤嶙瑁篟=L/(KA),1為平板厚度；A為平板垂直于熱流方向的截面積；K為平板材料的導熱率。對流換熱熱阻：R=1/(hA)，h為對流換熱系數(shù)，A為換熱面積；輻射熱阻：1，對于兩個物體表面的輻射：R=1/(A1F1-2)或1/(A2F2-1)2,對于物體與環(huán)境大氣的輻射：R=1/(hrA)式中：A,A1，A2為物體互輻射的表面積；F1-2和F2-1為輻射角系數(shù)；hr為輻射換熱系數(shù);以上三種熱阻或綜合熱阻也可以用以下的公式定義：R12=(T1-T2)/Q(T1>T2)式中：T1,T2為某兩點位置的溫度；Q為通過的1,2點的傳導熱速率，則R12為1,2點件的熱阻。雖然熱阻單位不同但其值是等效的，例：1°C/W=1K/W四，接觸熱阻，單位^*K/W,在公式中用Rc表示對于單位面積的交界面接觸熱阻定義為：Rc=(T2A-T2B)/Q其中，T2A,T2B為兩交接面的表面溫度，Q為通過交接面的傳熱速率。減少觸熱阻的措施：增加借組部分面積，增加結(jié)合壓力，減小結(jié)合面粗糙度，提高結(jié)合面的平面度，選擇導熱率達界面流體，自然狀態(tài)下界面空隙的流體多為空氣，而空氣的導熱系數(shù)極低(0.023W/m*k)而在界面涂上有較高的導熱能力的物體五，散熱器的設計及選擇；；定義熱邊界條件(系統(tǒng)總的熱耗散功率Q,最大工作的溫度TA元器最大允許工作溫度TJ)；估算系統(tǒng)熱阻Rja=(Tj-Ta)/Q；估算散熱熱阻Rba=(Tj-Ta)/Q-Rjb；設計/選擇散熱器(根據(jù)估算的Rba為初始目標進行散熱器的設計或從散熱設備制造商提供的規(guī)格數(shù)據(jù)選擇合適的散熱器)六，影響散熱器性能的主要因素:1，散熱器的材料材料熱傳導率K(W/m.K)比熱容J/kgK-1C-1密度(g/cm3)熱膨脹系數(shù)1/C銀silver4290.2410.50.0000196銅cooper4010.398.690.0000166金gold3171.2919.320.0000144鋁aluminum2370.92.7氧化鋁0.0000042AL6061鋁合金1552.70.0000236AL6063鋁合金2010.92.70.0000234

ADC12960.92.7AL1070鋁合金2260.92.7AL1050鋁合金2090.92.70.0000236diamond鉆石23003.52鐵807.3~7.70.00001176錫677.310.0000023鉛34.811.3鋼材58.27.8鋁合金2032.7PVC0.191.34PA0.231.14松木0.170.45單層玻璃2.52.4陶瓷千如）6.792.7石墨水平:700垂直:30720水0.5564.181空氣(25°C)0.024Cp=1.0032(J/g.Cv=0.7106,i=1.412c)1.293".00118硅脂3.62.4PC0.21.05ABS0.251.05PMMA0.181.18鋼50.2(45號鋼4607.85瓷磚1.99水泥漿0.9不銹鋼177.92,通過散熱器的流體（氣體）流暢的情況word格式-可編輯-感謝下載支持散熱環(huán)境的氣流形態(tài)一般分為自然對流，低速混合流動，告訴強迫對流，不同的氣流條件，在同一散熱要求則需要不同的散熱體積（包絡體積）3,鱗片條件雖然眾多的參數(shù)（如鱗片形狀，肋化效率等）可用來對散熱片進行優(yōu)化設計，但鱗片密度是用的最多的一個評估參數(shù)，對于平板型鱗片散熱器，其鱗片間間距與如下兩個參數(shù)精密聯(lián)系，氣流速度及鱗片在氣流方向的長度。鱗片條件同時影響著散熱器的熱阻和流阻，例如當散熱體積一定時，增大有效散熱面，將減小熱阻，有利于散熱，但同時也難免增大流阻，影響散熱，因此設計時應權(quán)衡考量。4，與流體方向相關(guān)尺寸5，海拔高度和相對濕度七，散熱器的制程：目前用來制造散熱器的工藝主要有以下幾種；疾、擠型（Extrusion）鑄造（Casting）折疊（Folding）鍛造（Forging）機械加工（Machining）JUJU.JUJU.等等。1.鋁擠壓技術(shù)（Extruded）鋁擠壓技術(shù)簡單的說就是將鋁錠高溫加熱至約520?540°C，在高壓下讓鋁液流經(jīng)具有溝槽的擠型模具，作出散熱片初胚，然再對散熱片初胚進行裁剪、剖溝等處理后就做成了我們常見到的散熱片。鋁擠壓技術(shù)較易實現(xiàn)，且設備成本相對較低，也使其在前些年的低端市場得到廣泛的應用。一般常用的鋁擠型材料為AA6063，其具有良好熱傳導率約160~180W/m.K）與加工性。不過由于受到本身材質(zhì)的限制散熱鰭片的厚度和長度之比不能超過1：18,所以在有限的空間內(nèi)很難提高散熱面積，故鋁擠散熱片散熱效果比較差；注：鋁擠在做PAR燈和其它燈時往往要在加工；工藝一般是：鋁擠一裁切一車銷一清洗一陽極（或它表面處理）缺點后加工較麻煩，特別是車銷，因燈是圓的，所以在加工質(zhì)量較難控制;優(yōu)點模具簡單;一個鋁擠?？梢越?jīng)后加工出多款產(chǎn)品；鋁壓鑄技術(shù)通過將鋁錠（純度92%左右）和合金材料熔解成液態(tài)后，填充入金屬模型內(nèi)，利用壓鑄機直接壓鑄成型，制成散熱片，采用壓注法可以將鰭片做成多種立體形狀，散熱片可依需求作成復雜形狀，亦可配合風扇及氣流方向作出具有導流效果的散熱片，形狀可設計成像玩具那樣，造型各異，方便各種方向連接，另外，它硬度強度較高，同時可以與鋅混合成鋅鋁合金。且能做出薄且密的鰭片來增加散熱面積，因工藝簡單而被廣泛采用。一般常用的壓鑄型鋁合金為ADC12，由于壓鑄成型性良好，適用于做薄鑄件，但因熱傳導率較差約96W/m.K），現(xiàn)在國內(nèi)多以AA1070鋁料來做為壓鑄材料，其熱傳導率高達200word格式-可編輯-感謝下載支持W/m.K左右，具有良好的散熱效果。不過，以AA1070鋁合金壓鑄散熱器存在著一些其自身無法克服的先天不足：壓鑄時表面流紋及氧化渣過多，會降低熱傳效果。冷卻時內(nèi)部微縮孔偏高，實質(zhì)熱傳導率降低（K<200W/m.K）。模具易受侵蝕，致壽命較短。成型性差，不適合薄鑄件。材質(zhì)較軟，容易變型壓鑄鋁成型工藝分：工藝一般是：壓鑄成型 粗拋光去合模余料一一細拋光或噴砂一一噴漆或電泳；另一方面，壓鑄鋁生產(chǎn)過程，應有模具才能制造，其模具造價十分昂貴，比注塑模等其它模具均高。同時，模具維修十分困難，設計出錯誤時難以減料修復。壓鑄鋁缺點：每次生產(chǎn)加工數(shù)量應多，成本才低。拋光較復雜生產(chǎn)周期慢產(chǎn)品成本較注塑件高3~4倍左右。螺絲孔要求應大一點（直徑4.5mm）連接力才穩(wěn)定接合型制程這類散熱器是先用鋁或銅板做成鰭片，之后將它壓固結(jié)合在具有溝槽的散熱底座上。結(jié)合型散熱器的特點是鰭片突破原有的比例限制，散熱效果好，而且還可以選用不同的材質(zhì)做鰭片。此制程之優(yōu)點為散熱器Pin-Fi比可高達60以上，散熱效果佳，且鰭片可選用不同材質(zhì)制作。其缺點在于利用壓固結(jié)合的鰭片與底座之間會存在界面阻抗問題，從而影響散熱，為了改善這些缺點，散熱器領域又運用了2種新技術(shù)。扦焊扦焊是采用熔點比母材熔點低的金屬材料作為焊料，在低于母材熔點而高于焊料熔點的溫度下，利用液態(tài)焊料潤濕母材，填充接頭間隙，然后冷凝形成牢固接合界面的焊接方法。主要工序有：材料前處理、組裝、加熱焊接、冷卻、后處理等工序。常用的扦焊方式是錫扦焊，鋁表面在空氣中會形成一層非常穩(wěn)定的氧化層（AL2O3），使銅鋁焊接難度較高，這是阻礙焊接的最大因素。必須要將其去除或采用化學方法將其去除后并電鍍一層鎳或其它容易焊接的金屬，這樣銅鋁（鋁與鋁）才能順利焊接在一起。散熱片是進行熱的傳導，要求的不僅是機械強度，更重要的是焊接的面積要大（焊著率要高），才能有效地提升散熱效能，否則不但不會提升散熱效能，反而會使其比全鋁合金的散熱片更加糟糕。常見的后處理方法:烤漆：噴漆后進烘房加溫干燥工藝；電泳：2電泳涂料在陰陽兩極，施加于電壓作用下，帶電荷的涂料離子移動到陰極，并與陰極表面所產(chǎn)生的堿性物質(zhì)作用形成不溶解物，沉積于工件表面的遏程；電鍍：電鍍就是利用電解的方式使金屬或合金沉積在工件表面，以形成均勻、致密、結(jié)合力良好的金屬層的過程噴塑：將塑料粉末噴涂在零件上的一種表面處理方法陽極：將金屬或合金的制件作為陽極，采用電解的方法使其表面形成氧化物薄膜.備注：后處理一般要依燈具類別選用不同后處理方法；如室外燈對表處理要求較高，（如鹽務測試）一般會選用噴塑;不同表面處理對散熱性能的影響也不相同；電泳是電泳涂料在陰陽兩極，施加于電壓作用下，帶電荷的涂料離子移動到陰極，并與陰極表面所產(chǎn)生的堿性物質(zhì)作用形成不溶解物，沉積于工件表面軟件數(shù)值分析；適合散熱器綜合考慮；（數(shù)值分析），盡管借組計算機以高效快速的完成散熱設計，但數(shù)值計算的原理決定了其計算結(jié)果的近似性，而且每個人的知識結(jié)構(gòu)及對理論理解深度等都直接影響到分析結(jié)果的準確性。因此理論計算和實驗驗證結(jié)合是散熱設計的可靠保證。現(xiàn)有的對LED結(jié)溫測試常用的方法：微型電偶法，電壓參數(shù)法，光譜法，功率法。LED散熱器結(jié)構(gòu)設計小結(jié)結(jié)合上述分析:我們可知道一個散熱片的散熱效果主要取決于散熱片與發(fā)熱物體接觸部分的吸熱底和散熱片的設計。性能優(yōu)秀的散熱器，其性能應滿足三個要求：吸熱快、熱阻小、去熱快。吸熱快：即吸熱底與LED模塊間熱阻小，可以迅速的吸收其產(chǎn)生的熱量。為了達到這種效果，就要求吸熱底與LED模塊結(jié)合盡量緊密，令金屬材料與LED模塊直接接觸，最好能夠不留任何空隙。散熱器的整體熱阻就是由與LED模塊的接觸面開始逐層累計而來，吸熱底內(nèi)部的熱傳導阻抗是其中不可忽視的一部分。為了將吸收的熱量有效地傳導到盡量多的鰭片上，因此還需要吸熱底有較好的橫向熱傳導能力，我們在設計燈具時首先滿足吸熱底有足夠的厚度，同時考慮LED模塊的安裝孔位進行加筋，也加強了燈具的整體性和機械強度。熱阻小：為了提升吸熱能力，希望散熱片與LED模塊緊密結(jié)合，不留任何空隙，一般加工方法加工出的表面是無法實現(xiàn)的。吸熱底與LED模塊之間必然存在一定的空隙，如果空隙中是高熱阻的空氣，就無法得到良好的導熱效果，因此，應采用具有較低熱阻及較佳適應性的材料填充其中的空隙，這便是導熱膏的用武之地。但導熱膏的熱阻始終要高于加工散熱片的金屬材料，使用它只是權(quán)宜之計，并非真正的解決之道，要想根本上提高散熱片吸熱底的吸熱能力，就必須提高其底面平整度。平整度是通過表面最大落差高度來衡量的，通常散熱片的