降低結(jié)溫以提高壽命 新型LED散熱技術(shù)詳解
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要談到散熱器，有一個(gè)概念先要搞清楚，就是導(dǎo)熱和散熱的區(qū)別。導(dǎo)熱就是要把熱量最快地從發(fā)熱源傳送到散熱器表面，而散熱則是要把熱量從散熱器表面散發(fā)到空氣中去。首先要把熱最快的導(dǎo)出來(lái)，然后要最有效地散到空氣里去。因?yàn)椴还懿捎檬裁捶椒ㄉ?，最后還是只能把熱量散發(fā)到空氣中。而熱量的散發(fā)只有兩種途徑：對(duì)流和輻射。
7.1對(duì)流散熱和輻射散熱
對(duì)于對(duì)流散熱來(lái)說(shuō)，其基本公式如下：
Q = h·A·△T
其中Q為散去的熱量，h為熱對(duì)流系數(shù)，A為散熱器的散熱面積，△T為散熱器表面和附近空氣之間的溫度差。
更形象一點(diǎn)，可以用圖10來(lái)表示：
圖10. 基于對(duì)流的散熱量的計(jì)算
鰭片的散熱主要是靠對(duì)流和輻射，這其中對(duì)流是最重要的。這兩部分都取決于鰭片的總面積。面積越大，散熱效果越好。然而，對(duì)流散熱則不完全取決于鰭片面積的大小，而且還和風(fēng)力風(fēng)向有關(guān)，在完全無(wú)風(fēng)的狀態(tài)下，則和自然對(duì)流的阻力有關(guān)。例如假如為了防塵和防鳥(niǎo)屎堆積，鰭片朝下安裝，那么鰭片兩端不能堵住，而且燈具要么向下傾斜要么向上傾斜，可以讓熱空氣能夠順暢地流動(dòng)。
熱輻射的散熱公式為“Q =E×S×F×Δ(Ta－Tb)”。公式中Q代表熱輻射所交換的能力，E是物體表面的熱輻射系數(shù)。在實(shí)際中，當(dāng)物質(zhì)為金屬且表面光潔的情況下，熱輻射系數(shù)比較小，而把金屬表面進(jìn)行處理后（比如發(fā)黑）其表面熱輻射系數(shù)值就會(huì)提升。塑料或非金屬類(lèi)的熱輻射系數(shù)值大部分都比較高。S是物體的表面積，F(xiàn)則是輻射熱交換的角度和表面的函數(shù)關(guān)系，但這里這個(gè)函數(shù)比較難以解釋。Δ(Ta－Tb)則是表面a的溫度同表面b之間的溫度差。因此熱輻射量和熱輻射系數(shù)、物體表面積的大小以及溫度差之間都存在正比關(guān)系。絕對(duì)黑體的輻射系數(shù)為1。熱輻射散熱也可以用另一個(gè)公式來(lái)表示：
熱輻射的散熱量[W]=5.67x10-8x輻射率x散熱器面積[m2]x(平均溫度+273)3x（溫度差）[°C]
熱輻射系數(shù)不但和材料有關(guān)，而且還和加工有關(guān)。各種材料在8-14微米的紅外輻射率如下表所示：
由表中可見(jiàn)，氧化處理是改進(jìn)材料的輻射散熱的重要途徑。采用鑄鐵的暖氣片有相當(dāng)一部分的散熱靠的是輻射散熱。而且塑料的熱輻射性能和氧化后的金屬差不多。
為了改進(jìn)輻射散熱，鋁合金鰭片散熱器要進(jìn)行發(fā)黑處理，但是有人是采用噴黑色塑膠漆的方法，這種方法雖然也使其表面變黑，但是實(shí)際上又加上了一層絕緣層，妨礙了它的散熱。最好的方法是采用陽(yáng)極氧化發(fā)黑處理，這個(gè)氧化層可以做得很薄，不至于影響其散熱，但對(duì)輻射散熱有很大的改進(jìn)。。
總之，不管是對(duì)流還是輻射都是和散熱器的散熱面積成正比，所以要改善散熱一定要加大散熱器的面積。
評(píng)論