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设计LED散热体不能光靠散热面积来计算散热效果的。什么是散热？ 它不是一个简单易懂的理论，要达到散热效果的原理必须存在着是包含导热材料，传热介质，热源位置，吸热界面等等所有相关的因素结合而成整个散热原理，并不是单纯的指存在导热材料或散热面积上空打转。举个例子来说，大凡任何的材料都会有导热系数，就没有听过那一种材料有散热系数吧！有了可以导热的材料，才会有能传热的介质，有了传热的介质，也是要有将热吸走的界面吧！否则，传来的热只能积累成高温而已，还不能达到散热效果的要求。 以现在所有LED灯饰的所谓散热方式大致不外乎是使用金属外壳作为传热的介质，根本不去管这个热量是否有达到散热的功效。也就是根本没有去考虑要达成散热功效所需的所有因素与条件，加上对于散热原理与观念的偏差，所以在LED灯饰的设计上就产生很多问题。
目前在LED灯饰的设计上，一般设计者都只知道自然对流散热、强制散热、热导管和铜鳍片散热等方式。但对于如何在灯具上，做出低成本与高功效上的选择，基本上，就不存在你要选择哪一种散热方式了。因为，你的散热选择方式还必须考虑LED灯饰的设计结构，LED灯饰的使用位置，LED灯饰的使用方式，LED灯饰的防护设计，以及LED灯饰的安全措施。例如在路灯的设计上，不能为了要增加散热的功效，就去加强更多的铜鳍片散热来增加路灯的重量，这种设计只会增加路灯的成本与路灯的不安全性。
所以，目前所有的LED灯饰散热设计都是存在着这些问题：
1.不经散热公式的精算，就随意增加散热鳍片面积，认为散热鳍片越多，散热功能越好。
2.完全不考虑LED灯饰的使用功能，随意的布置散热鳍片，不仅影响到整个LED灯饰的散热效果，也影响到散热鳍片的散热效果。
3.很在乎的去强调材料的导热系数、完全忽视了其他散热因素的存在，所以对LED灯饰的设计考虑就会以堆积各式各样的散热装置来处理或胡乱的增加散热体的面积，如传热导管、导热鳍片，导热胶等等，却从不考虑到所有的热源，最后还是要有的吸热界面来带走这些热量，也就是与外界空气接触的散热效果。
4.忽视LED灯饰热源的问题，因为LED灯饰的热源来自于LED灯珠，如果在LED灯珠的热源温度就开始做散热疏通考虑，就不会造成热量传导的不平均，有地方积累，有地方分散，以至于整个散热设计根本就没有发挥作用或作用有限。
5.在LED灯饰的散热的设计上，大部分的设计者都以“应该会”，“想是会”，“大概会”的观念去做散热的设计，很少有设计者实际地以热传公式在每一个界面做精细的计算出散热累积的效果。
所以以目前的LED灯的散热设计，一般都极力的使用更多的导热鳍片方式来企图增加散热面积的效果，但是要增加多少个鳍片，每个鳍片要多少散热面积，鳍片要多少厚度，鳍片要摆设在什么位置等等的设计，都是所有设计的瓶颈。
又如LED路灯的设计，大部分的都是使用一片又一片的厚重的铜鳍片来散热，事实上，铜制的鳍片对于整个路灯来说，也只是个导热用的均温板，它只是把所有的热源都均温掉而已，但是如果没有其他的传热装置，那也只是把所有的热都聚集在路灯的灯具里面，造成灯具的温室热效应。
这也不是再加装几个导热鳍片就可以解决散热问题，因为那只会增加灯具的重量而已。要知道路灯整个灯具的重量在路灯系统设计上是十分重要的考虑，因为每一个路灯，其高都有8米以上，若是LED路灯的设计在整体的重量太重情况下，则在路灯的安全性就会减少，尤其遇到台风、地震都可能产生意外的发生。
说到底，你要的散热面积只要去计算与空气接触面，必须是可以带走热量的接触面，这个在3D软件就可以计算出来 LED的发热还会使得其光谱移动；色温升高；正向电流增大（恒压供电时）；反向电流也增大；热应力增高；荧光粉环氧树脂老化加速等等种种问题，所以说，LED的散热是LED灯具的设计中最为重要的一个问题。 LED芯片结温是怎么产生的
LED发热的原因是因为所加入的电能并没有全部转化为光能，而是一部分转化成为热能。LED的光效目前只有100lm/W，其电光转换效率大约只有20~30%左右。也就是说大约70%的电能都变成了热能。
具体来说，LED结温的产生是由于两个因素所引起的。
1．内部量子效率不高，也就是在电子和空穴复合时，并不能100％都产生光子，通常称为由“电流泄漏”而使PN区载流子的复合率降低。泄漏电流乘以电压就是这部分的功率，也就是转化为热能，但这部分不占主要成分，因为现在内部光子效率已经接近90％。
2．内部产生的光子无法全部射出到芯片外部而最后转化为热量，这部分是主要的，因为目前这种称为外部量子效率只有30％左右，大部分都转化为热量了。虽然白炽灯的光效很低，只有15lm/W左右，但是它几乎将所有的电能都转化为光能而辐射出去，因为大部分的辐射能是红外线，所以光效很低，但是却免除了散热的问题。 LED的散热现在越来越为人们所重视，这是因为LED的光衰或其寿命是直接和其结温有关，散热不好结温就高，寿命就短。
大功率LED白光应用及LED芯片散热解决方法
当今LED白光产品被逐渐运用于各大领域投入使用，人们在感受其大功率LED白光带来的惊人快感同时也在担心其存在的种种实际问题！ 首先从大功率LED白光本身性质来说。大功率LED仍旧存在着发光均一性不佳、封闭材料的寿命不长尤其是其LED芯片散热问题很难得到很好的解决，而无法发挥白光LED被期待的应用优点。 其次从大功率LED白光市场价格来说。当今大功率LED还是一种贵族式的白光产品，因为大功率产品的价格还是过高，而且技术上还是有待完善，所以说大功率白光LED产品不是谁想用就能够用的。 下面来分解下大功率LED散热的相关问题。
近些年在业界专家的努力下对大功率LED芯片散热问题提出了一下几点改善方案：
1. 通过提高LED晶片面积来增加发光量。
2. 采用封装数个小面积LED晶片。
3. 改变LED封装材料和萤光材料。
那么是不是通过以上三种方法就可以完全改进大功率LED白光产品的散热问题了呢？实则斐然！首先我们虽然将LED芯片的面积增大，以此获得更多的光通量（光单位时间内通过单位面积的光束数即为光通量，单位ml）希望能够达到我们想要的白光效果，但因其实际面积过大，而导致在应用过程与结构上出现了一些适得其反的现象。 那么是不是大功率LED白光散热问题就真的无法解决了呢？当然不是无法解决了。针对单纯增大晶片面积而出现的负面问题，LED白光业者们就根据电极构造的改良及覆晶的构造并利用封装数个小面积LED晶片等方式从大功率LED晶片表面进行改良从而来达到60lm/W的高光通量低高散热的发光效率。
其实还有一种方法可以有效改进大功率LED芯片散热问题。那就是将其白光封装材料用硅树脂取代以往的塑料或者有机玻璃。更换封装材料不仅能够解决LED芯片散热问题更能够提高白光LED寿命，真是一箭双雕啊。我想说的是几乎所有像大功率LED白光这样的高功率白光LED产品都应该采用硅树脂作为封装的材料。为什么现在大功率LED中必须采用硅胶作为封装材料？因为硅胶对同样波长光线的吸收率不到1%。但是环氧树脂对400-459nm的光线吸收率高达45%，很容易由于长期吸收这种短波长光线以后产生的老化而使光衰严重。
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发表于 2015-8-30 10:43:41
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