【導(dǎo)讀】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)成的傳熱計算機軟件,得到非常準(zhǔn)確的解。
一、引 言
LED由于其節(jié)電、環(huán)保、長壽命,被公認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一步說明。
二、“熱阻法”與正統(tǒng)傳熱學(xué)法對比
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:
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)生深遠影響。
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