LED照明系统的散热方式及影响因素

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：在LED照明系统中，产生的热功率可通过3种常规的传导对流和辐射方式消耗。在层厚为L、表面面积为S的简单情况下，因传导方式形成的热阻为式中，KT为层所用材料的热导率。对流方式产生的热阻为式中，hc为热对流传导系数。从以上列出的公式，我们将主要关注下列原理：1）传导方式的散热量显然为材料内部热导率的函数；密封材料的部分物理性质列于5.7.1节的表格中。2）散热量与交换表面的面积成正比，与使用的热传递方式无关。

在LED照明系统中，产生的热功率可通过3种常规的传导对流和辐射方式消耗。热通量可表示为

式中，P_d为产生的热功率（W）；T_j为LED有效面积中的结温（还可参考第6章）；T_a为环境温度，R_th为由器件和母板所构成系统的总热阻（K/W）。

在层厚为L、表面面积为S的简单情况下，因传导方式形成的热阻为

式中，K_T为层所用材料的热导率（W/m·K）。

对流方式产生的热阻为

式中，h_c为热对流传导系数。h_c的大小依赖于热交换表面S附近的气流条件（层流区的自由对流、强迫对流等）；在自由对流中，h_c与表面的垂直或水平位置有关，通常用经验法确定。

最后，辐射方式产生的热阻“简单”表达为

式中，h_r为辐射交换系数。h_r与交换表面面积和材料的发射率成正比，且与发射体的温度关系最为密切，因为它是辐射黑体温度4次幂的函数。

第一种方法是定义一个系统，并用下面的等式以及文献[HAR 04、PET01]中的热阻计算公式对系统进行热设计，公式与欧姆定律存在等价关系：

ΔT=R_th·P_d⇔U=R·I （5-5）

另外，热阻能够串联相加，热阻的倒数相加可实现热阻的并联，正如电阻一样。从以上列出的公式，我们将主要关注下列原理：

1）传导方式的散热量显然为材料内部热导率的函数；密封材料的部分物理性质列于5.7.1节的表格中。