LED行業(yè)中的傳熱學(xué)問題之一——“熱阻”概念被濫用

一、引 言

　　led由于其節(jié)電、環(huán)保、長壽命，被公認(rèn)為人類下一代照明技術(shù)，LED照明應(yīng)用普及的最大阻礙是LED燈價格高，價格高又是由于散熱問題所致。

　　散熱屬于傳熱中的一部分。人類對傳熱的研究已有上百年的歷史，上世紀(jì)60～70年代是人們對傳熱研究的頂峰時期，其主要動力是人類開發(fā)航空航天的需求。那時代，傳熱技術(shù)領(lǐng)域聚集了許多優(yōu)秀人才，出了不少知名人士，隨著傳熱學(xué)及技術(shù)日益成熟，人們對傳熱研究熱情逐漸減小，目前傳熱學(xué)及技術(shù)的專業(yè)人員非常少，傳熱學(xué)及技術(shù)已是非常之成熟，就像似成熟的果子，掉到地上被樹葉遮蓋，不被現(xiàn)在的人們看見。

　　LED散熱中，溫度不高（不超過100℃），屬常溫傳熱，無相變等復(fù)雜過程，功率也不大，單顆LED晶片也就是1～2W，從傳熱學(xué)和技術(shù)來講，LED散熱非常簡單，只涉及到傳熱學(xué)中非常小的部分—導(dǎo)熱傳熱和對流傳熱（主要是空氣自然對流傳熱），其中導(dǎo)熱傳熱就可利用現(xiàn)成的傳熱計算機(jī)軟件，得到非常準(zhǔn)確的解。

　　導(dǎo)致LED散熱簡單問題被復(fù)雜化的原因有：知識斷層，擁有成熟的傳熱知識的人員參于到LED散熱研究的甚少，人們沒有去拔開地面上的樹葉，撿起那些熟透的果子，將人類成熟的傳熱知識移植到電子行業(yè)內(nèi)，而是重新育種、栽樹。

　　LED行業(yè)（或者說電子行業(yè)）中的傳熱學(xué)可以說是另起爐灶的，從該行業(yè)所創(chuàng)造出的新名詞：“主動散熱”、“被動散熱”、就能說明這一點。還有行業(yè)中非常熟悉的名詞“熱沉”，聽起來不知是什么意思，英文“Sink”在傳熱學(xué)及技術(shù)中也是非常罕見的名詞。以下將已有的成熟的傳熱學(xué)稱為“正統(tǒng)傳熱學(xué)”，而LED行業(yè)（電子行業(yè)）中的傳熱學(xué)稱為“行業(yè)傳熱學(xué)”，行業(yè)傳熱學(xué)的分析問題思路和理念與正統(tǒng)傳熱學(xué)不一致，本文將從行業(yè)“熱阻”概念的應(yīng)用來分析，LED行業(yè)中傳熱學(xué)的問題。

　　“熱阻”概念在行業(yè)傳熱學(xué)中被濫用，明顯表現(xiàn)出“電子電路學(xué)”的烙印，將整個LED散熱過程分解成數(shù)多“熱阻”元件的串聯(lián)與并聯(lián)，如圖1所示的LED散熱過程熱阻分析圖，在LED行業(yè)非常普遍，就像電路中的電阻一樣。

　　在電子電路中，串聯(lián)電路中的電阻 不分前后；并聯(lián)電路中的電阻不分左右，但傳熱過程并不是這樣。在電子電路中：電阻的串并聯(lián)關(guān)系是非常明確的，電阻的阻值，基本是人為設(shè)定，或用儀器可直接測量出或推算出。但在傳熱過程中，特別是在LED散熱過程中，沒有明確清晰的熱阻串并聯(lián)關(guān)系，不能簡單計算出其熱阻數(shù)值，如果采用“熱阻”法，來計算分析，就將簡單問題復(fù)雜化。正統(tǒng)傳熱學(xué)中很少用“熱阻”概念來分析傳熱過程。

　　以下通過兩實例分析比較來進(jìn)一步說明。

二、“熱阻法”與正統(tǒng)傳熱學(xué)法對比

三、板式熱管在LED散熱中的分析應(yīng)用

結(jié)束語

1、LED散熱技術(shù)創(chuàng)新固然重要，但是正確的傳熱學(xué)基礎(chǔ)知識補(bǔ)課更重要；

2、“熱阻”概念不可濫用，否則簡單的傳熱問題會被復(fù)雜化；

3、板式熱管用于LED照明燈散熱是一件荒誕的事。

參考文獻(xiàn)

1、《傳熱學(xué)》西安交通大學(xué)，楊世銘主編，人民教育出版社1980年；

2、《傳熱學(xué)》山東工學(xué)院，俞佐平主編，人民教育出版社出版1979年；

3、O′Neill,P.S,,Chemical Engineering Progress,Vol.67,No.7,P.80～82,1971。

　　作者簡介：秦彪，清華大學(xué)熱能系87級博士，主向為能源及環(huán)保，傳熱學(xué)及技術(shù)是其專業(yè)基礎(chǔ)，早在85年第一項專利申請就是傳熱產(chǎn)品。從2006年開始關(guān)注計算機(jī)散熱，申請并獲得多系列有關(guān)CPU散熱的專利，2008年開始研發(fā)LED散熱，已有系列專利申請，涵蓋LED燈具散熱、芯片封裝、模塊標(biāo)準(zhǔn)化，將成熟的先進(jìn)傳熱技術(shù)引入電子芯片散熱領(lǐng)域，將對整個行業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。