LED灯具散热系统设计

　　LED灯具的散热系统设计是关系到灯具成败的重要环节，尤其对于大功率、高功率密度的LED模组，散热问题尤为突出。如果不能把LED模组的基板温度控制在合理范围，灯具的性能和寿命都会大打折扣。

　　图1显示了LED灯具热能传递途径。可以看出，LED芯片产生的热量(约占LED功率的70%)，都会通过LED基板、导热装置、散热器传递到大气环境中。灯具设计者所能做的，只有设法降低每个环节的热阻，以降低LED芯片的温度。

　　图1 LED灯具热能传递途径

　　需要注意的是，每个环节的热阻是串联关系，必须同时降低各个环节的热阻，才能使系统热阻降低到合理范围。从LED芯片到散热器的三个环节都有很好的技术解决方案，例如陶瓷基板、铜基板、高效导热硅脂和热管技术等，可以把热阻降到很小的程度。但是最后一个环节，从散热器到大气环境，却没有十全十美的解决方案，只有通过加强对流和增加散热面积来实现，这会带来灯具噪声和灯具体积的增大。这里有个误区，有的厂商宣称采用了具有高导热能力的新技术，可以取消风扇，在很小的体积下做成大功率LED灯具，通过上面的分析可知，这是违反物理原理的。不管用什么导热技术，灯具功率的70%都要变成热量从灯体上散发出去，最有效的散热方式还是风扇。要取消风扇，必须大大地增加散热面积，表面积不够一定会导致温升过高。

　　其实，只要选择优良的低噪声风机，降低转速运行，完全可以将噪声控制在行业标准之内。LED灯具的噪声与电脑摇头灯具的噪声相比，可以忽略不计。一些新闻演播室对灯具噪声控制的要求很高，此时，可以配合采用高指向性传声器，实践证明，这样电视节目的制作几乎不受影响。有的厂商的无风扇LED灯具中增加了功率控制装置，当LED光源温度太高时就会自动降低LED的功率，这时，灯具的出光量也会大为减少，这在专业演播室是不能被接受的。即将颁布的文化行业标准《LED舞台灯具通用技术条件》规定：灯具在正常使用环境中，要求光输出稳定时，其波动不应大于5%。

　　无风扇LED灯具的惟一做法就是保证足够的散热面积。以“星光”的无风扇100 W的LED聚光灯具为例，散热器的体积达到了200 mm×340 mm，配合前后贯通的直径40 mm的大型热柱，才能保证LED模组基板温度控制在60℃左右。图2显示了这款灯具散热器的红外测试图像。

　　图2 100W无风扇LED聚光灯具红外测试图像