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        燈具散熱好不好,到底什么說了算?

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        首先,說到 LED,從外觀上來講,我們一眼就可以辨別出它與傳統光源的不同,因為,幾乎所有的 LED 都有一個顯著的特征——散熱器。

         

         

        各式各樣的散熱器可不是為了 LED 燈具的美觀,而是為了讓 LED 更好的工作。

         

        那你一定會疑惑,為什么以前的光源使用散熱器的少,而 LED 時代幾乎所有的燈具都有用到散熱器呢?

         

        那是因為以前的光源都是靠熱輻射來發光的,比如鎢絲燈,就是靠熱來發光,所以是不怕熱的。而 LED 的基本結構是一個半導體的 P-N 結,溫度稍微高一點,工作性能就會下降,因此散熱對 LED 來說至關重要。

         

        首先,讓我們一起來看看 LED 的構成及原理圖

         

        小知識:LED 芯片工作時會發熱,我們把其內部 PN 結的溫度簡稱結溫(Tj)

         

         

        在我們的日常生活中,LED 的光通量是會隨著結溫的升高而降低的,如圖,以結溫 25℃ 的時候為標準值,則結溫到 100℃ 的時候,光通量只有 80% 左右了。

         

         

        而且,最重要的是,LED 燈具的壽命是與結溫密切相關的。

         

         

        需要明白的一個概念是:在我們常規說到 LED 壽命的時候,并不是說它壽終燒毀,一般當 LED 光輸出到 70% 的時候,我們就認為它壽終了。

         

        從上面的圖可以看出,如果結溫控制在 105℃,那么 LED 燈具到 10000 小時左右,光通量就衰減到 70% 了;而如果結溫控制在 60℃ 左右,那么它到 100000+ 小時,光通量才會衰減到 70%。壽命增加了 10 倍。

         

        在日常生活中,我們最常遇到的是說 LED 壽命 50000 小時,其實就是結溫控制在 85℃ 時的一個數據。

         

        既然結溫對 LED 燈具的壽命起到如此重要的作用,那怎么降低結溫呢? 別急,先來看看燈具是如何散熱的,了解了散熱的方式,自然就知道如何降低結溫了。

         

        熱傳遞三種基本方式為:傳導、對流和輻射。

         

        散熱器的主要傳遞途徑為傳導和對流散熱,自然對流下的輻射散熱。

         

         

            傳遞熱量的基本原理

         

         

         1 傳導

         

        熱從溫度較高的一部分沿著物體傳到溫度較低的部分的方式。

         

         

        影響熱傳導的因素

         

        1. 散熱材料的熱傳導率

        2. 散熱結構造成的熱阻

        3. 熱傳導材料的形狀和尺寸

         

         2 輻射

         

        高溫物體直接向外發射熱的現象

         

         

        影響熱輻射的因素

         

        1. 周圍環境與介質的熱阻性(主要考慮空氣)

        2. 熱輻射本身材料的特性(一般深色往外輻射的力氣大一點,其實輻射傳遞不是特別重要,因為燈具溫度不是太高,輻射不是很強)

         

         3 對流

         

        靠氣體或液體的流動來傳熱的方式

         

         

        影響熱對流的因素

         

        1. 氣體的流動及其速度

        2. 液體的比熱容及流動速度和體積

         

        ▲外形一樣的散熱器,右邊散熱能力就比左邊的好

         

        在 LED 燈具中,散熱器在燈具的成本里占了很大一塊。某些廠家為了節省成本,在散熱器的結構,用料和設計上以次充好,結果導致燈具的嚴重售后問題。

         

        說了這么多,其實只是鋪墊,現在才是重點。

         

        到底如何判斷燈具的散熱好還是不好呢?

         

        最權威的當然是使用專業的設備測試結溫了。

         

         

        可是這么專業的設備,對一般人來說可能要望而卻步了,那么我們剩下的只有用最傳統的辦法,用手去觸摸燈具感應溫度了。

         

        那么燈具到底是摸上去燙好還是不燙好呢?

         

        手摸散熱器很燙,肯定不好

         

        手摸散熱器很燙,散熱系統必定不好,要么散熱器散熱能力不足,芯片熱量不能及時散發出去;要么有效散熱面積不夠,在結構設計上存在缺失。

         

         

        手摸燈體不燙,不一定好

         

        當 LED 燈具正常工作時,好的散熱器必定溫度較低,但溫度較低的散熱器未必就好。

         

         

        芯片熱量不多,傳導良好,散熱足夠,手感溫度不高。這是個好散熱系統,唯一的“缺點”是有點浪費材料。

         

         

        如果基板下面有雜質,沒有和散熱器良好接觸,熱量傳不出來,集聚在芯片。外面摸不熱,其實里面芯片早就高溫了。

         

        在這里,小編推薦一個非常好用的辦法——“半小時照度法”判斷散熱是否良好。

         

         

            半小時照度法

         

         

        前面我們說過,一般 LED 結溫升高,光通量會下降。那么,我們只要測量燈具照在同一個位置的照度變化,就可以反推出結溫的變化了。

         

        ▲“半小時照度法”間接測量結溫變化

         

        首先,選擇一個不受外界光干擾的場所,點亮燈具。

         

        點亮后,馬上拿照度計測量一下,例如 1000 lx。

         

        保持燈具和照度計位置不變,半小時后,再拿照度計測量一下,500 lx,說明光通量下降了 50%,里面已經熱得不行了,手摸外面還挺好,說明熱量沒出來,很差。

         

        如果測量到是 900 lx,照度只下降了 10%,那說明是正常的一個數據,散熱很好。

         

         

            “半小時照度法”的適用范圍

         

         

        我們列舉幾個常用芯片的“光通量VS結溫”變化曲線,可以從此曲線看出,光通量下降多少流明,可以間接得知結溫上升到了多少攝氏度。

         

        例一

        ▲OSRAM S5(30 30)芯片,光通量比25℃時下降20%,結溫已超過120℃

         

        例二

        ▲OSRAM S8(50 50)芯片,光通量比25℃時下降20%,結溫已超過120℃

         

        例三

        ▲OSRAM E5(56 30)芯片,光通量比25℃時下降20%,結溫已超過140℃

         

        例四

        ▲OSLOM SSL 90 white 芯片,光通量比25℃時下降15%,結溫已超過120℃

         

        例五

        ▲Luminus Sensus Serise 芯片,光通量比25℃時下降15%,結溫已超過105℃

         

        從上面幾張圖可以看出,如果半小時后的熱態照度比冷態下降 20%,基本上結溫都已超過芯片的耐受范圍?;究梢耘袛嗌嵯到y不合格了。

         

        當然,這個是大多數的情況,萬事都有特例,如圖:

         

         

        當然,對于大多數的 LED 而言,我們可以用半小時照度法,20%下降以內來判斷它好不好。

         

        學習到了嗎,以后去挑選燈具的時候一定要注意哦,不能只看燈具外觀,要用你的火眼金睛來挑選燈具哦。

         

        2019年11月10日 10:20
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