LED路灯散热问题研究

许伟伟

（常州格林照明股份有限公司江苏常州213011）

摘要：随着社会不断的进步科技不断地强大，LED照明灯科技慢慢变得成熟，大功率的LED照明灯其功能也变得齐全，如今可以用作城市的路灯以及照明灯等更加的节能。据调查，如今LED路灯已经得到了许多人的一致肯定，传统的路灯更可能取而代之为大功率LED灯。但是大功率LED照明灯同时存在着很大的问题与不足，本文就LED路灯散热问题进行了细致的讨论。

关键词：LED照明灯；散热；设计结构；研究

目前市场上发展最为广泛的冷光源即发光二极管LED，它具有寿命长、节能的特点，当然在使用过程中不会污染环境。发光二极管LED在刚上市的时候就得到人们的热捧，其在许多领域都有所涉及。一开始LED灯只会当作指示灯被应用到许多物品上，随着近几年科技的不断提高，LED灯也被广泛应用于路灯。许多的企业由于LED这一新光源的到来也将面对不同的机遇与挑战，在这之中存在着很大的商机，如果想在市场上能站稳脚，那么此次的机遇就必须要把握好，因此就有许多的企业开始开发出不同的LED灯用来满足客户。但是LED灯中的许多技术尚不成熟，就导致没有达到预期的效果。当然在开发过程中也有许多其他的问题，但是尤为重要的就是LED照明灯的散热问题。在本文中详细的对散热影响大功率LED照明灯的使用寿命做了研究，其次就为了解决这一难题，创造出更好的LED照明灯的设计结构来解决这个问题。

1LED灯现状

LED灯在造福人民的同时在散热方面还存在着一些问题。大功率的LED照明灯所消耗的能量顶部是全部用于发光，众所周知能量是不会凭空消失的，那么大功率LED照明灯在发光的同时也会产生热能，当不断发光是它的内部温度会不断的上升，当然这也会消耗很多的能量。如果大功率LED灯的温度上升的很大时，它的发光效率就会大大折扣还会使照明灯的寿命减少，这也会造成LED照明灯的发展前景受到了限制。为了使大功率LED照明灯有一个好的发展前景，那么当前遇到的散热问题就有待解决。本篇文章首先就对LED照明灯的散热问题对寿命影响做研究，其次研究照明灯的设计结构对使用寿命的影响，最终分别探索LED照明灯的设计结构以及光的散热两个问题对照明灯做出进一步改善，LED照明灯散热这一难题也得以解决。

2LED照明灯散热问题研究

2.1LED照明灯散热问题对其寿命的影响

LED的发光原理是一个动能转化为动能的过程，其内部有许多的电子在PN结构中快速运动从而产生所谓的电能。而大功率的LED照明灯的主要缺点表现在不能把所有的动能都转化成电能，其内部会产生部分热能也需要消耗动能，所以不能把所有的动能都用于LED照明灯发光。如果不能很好的解决散热问题，在使用过程中照明灯的温度不断上升，灯具的发光效率就会降低，致使灯具的使用寿命大大地减少。如果温度过高的话，照明灯也会因为温度过高而损坏。站在LED照明灯长久发展的角度来看，就必须要解决当前的散热问题。

许多人对LED灯的知识并不是很扎实，就自以为是的以为其在发光的时候温度低而被称为冷光源。实际上是因为灯的外壳远远低于HID所以才被称为冷光源，因此冷光源的相对HID这种材质的灯具而言的。在美国，LED照明灯被分为大于等于35000h和大于等于25000h这两类。这也是有原因的，虽然LED芯片的寿命很长，但是将它运用到产品后，就会被产品的热量过高而导致芯片的寿命减少，因此LED芯片和LED照明灯并不是一回事。照明灯内热量只有用热传导的方式扩散出去，这就导致散热的时间很长。所以如何将热量以最短的时间散发出去这才是问题的所在，只有解决了这一问题才能延长LED照明灯的使用寿命。

2.2LED照明灯结构对散热的影响

众所周知，对流、热传导以及辐射是散热的三种主要途径。它们在不同的方面发挥着不同的效果。LED照明灯的使用环境需要在设计LED照明灯散热结构前考虑的，然后再根据不同的环境选出最符合环境的散热方式，有利于好设计散热结构。只有注意这个前提条件，才可以设计出散热好、寿命长的LED照明灯。但是商家往往不是这样的，他们只注重如何去让更多的顾客使用他们的商品，所以就只会做照明灯的表面工作。在设计LED照明灯的散热结构时，最重要的一个问题是所设计照明灯是否符合工作环境条件。

要想设计好更加优秀的LED照明灯散热结构，还需要注重对道路的特点、环境做分析。当然，如果LED照明灯在外环境工作时，通常是不建议选用热传导的方式散热，这是相关的物理知识也是需要我们了解的。汽车在道路上行驶时，对路灯也会产生一定的影响。当一辆车经过LED照明灯时，会形成气流向后方流动同时也会出现七六向上方流动的情况，这种向上的气流会把路面上的灰尘，带向LED灯的内部对其会产生很大的危害。所以在设计LED照明灯散热的同时，也需要对路面的影响因素会考虑上。

3光源散热设计

一个大功率的LED板是由很多个小功率的LED芯片一起组合而成的，也就被我们称之为LED光源。以前的灯具采用的PCB板，它的导热性能太差，就导致灯具很难做到散热的功效。“特殊绝缘陶瓷”近年来是人们发现的新材料，它具有导热快以及耐高温的特点，可以把LED照明灯中产生的热量快速的传到出去。因此将PCB板取而代之为特殊绝缘陶瓷不失为一个很大的改进。为此，我们可以采用特殊的绝缘陶瓷基板来代替传统的PCB板，达到一个更极好的效果。

4灯具结构散热设计

想要在不露天的环境达到较好的散热效果，就需要以翼面作为它的表面结构，其可以增加LED照明灯的受热面积，从而使LED照明灯在使用时可以很快的将所产生的热量散去。但是这知识构造出来的理想模型，在现实生活中也存在着很大的局限性，日常生活中道路的环境存在着许多特殊情况和一些恶劣的条件，因此显示生活中并不适用于此种设计。道路上的车子在通过时会带动路边的灰尘，这就使部分灰尘堆积在LED照明灯的散热板上，日积月累灰尘就会布满整个散热板，这就导致了LED照明灯的散热效果减弱。

所以想要设计更好的照明灯，不仅仅需要考虑散热面积还需要设计出在各方面条件都可以适应的。因此我们可以在原基础上增加一个遮盖罩，应用于灯体的上部可以起到防止灰尘遮盖太阳能光板。在遮盖罩的内部做一个黑色氧化处理，让其更好的吸收热能。在设计时，遮光罩的宽度一定要比LED路灯及散热结构体的宽度小。LED散热结构体要采用特定的设计用来配合于遮盖罩之间的宽度差，这样有利于清理灰尘以及减少遮光罩对热对流的影响。再把散热结构板设计上横纹，这样也有利于散热。如此的设计思路与传统LED照明灯的设计思路并没有本质上的不同，只是在原基础上进行完善以及加以修改，它可以减少灰尘对散热造成的影响，从而增大散热效率。遮盖罩的内表面需要用黑色涂层，这样可以更好地热量，从而使LED照明灯散热结构体的散热效率大大增强。

5结束语

本设计从两方面即散热方面与照明灯的设计结构对大功率LED照明灯进行了很大的散热设计，使大功率LED照明灯的散热问题得以解决，同时也增加了大功率LED灯的使用寿命。当今LED照明灯技术已经娴熟，散热这一难题也得到了解决，发光效率不再受散热难题的影响，以前的HID照明灯将会被大功率LED照明灯取而代之。

参考文献：

[1]张雪粉，陈旭.功率电子散热技术[J].电子与封装，2018（8）：94-97.

[2]李海波.大功率LED灯具的散热结构设计与仿真研究[D].哈尔滨理工大学，2016,(23):12-13.

[3]高京泉.LED光源在路灯中的应用——居住区绿色照明装置的开发及应用技术研究[J].照明技术与设计，2015（31）:23-24.