2017年中國LED照明行業現狀：散熱不暢導致發展短板

　　LED照明即是發光二極體照明，是一種半導體固體發光器件。它是利用固體半導體晶片作為發光材料，在半導體中通過載流子發生複合放出過剩的能量而引起光子發射，直接發出紅、黃、藍、綠色的光，在此基礎上，利用三基色原理，添加螢光粉，可以發出紅、黃、藍、綠、青、橙、紫、白色等任意顏色的光。LED燈具就是利用LED作為光源製造出來的照明器具。

　　目前LED照明燈具的最大技術難題就是散熱問題，散熱不暢導致LED驅動電源、電解電容器都成了LED照明燈具進一步發展的短板，LED光源早衰的緣由。

　　根據2016-2021年中國LED照明燈行業專項調研及投資價值預測報告表明，目前LED光源在上電後，大約30%電能轉化為光能，其餘的轉化成熱能因此要將這麼多的熱能儘快導出是LED燈具結構設計的關鍵技術，熱能需要通過熱傳導、熱對流、熱輻射才能散發。只有儘快導出熱量才能有效降低LED燈具內的腔體溫度，才能保護電源不在持久的高溫環境下工作，才能避免LED光源因長期高溫工作而發生早衰。

　　LED照明燈具的散熱途徑

　　正因為LED光源自身沒有紅外線、紫外線，因此LED光源自身沒有輻射散熱功能，LED照明燈具的散熱途徑只能通過與LED燈珠板密切組合的散熱器來導出熱量。散熱器必須具備熱傳導、熱對流、熱輻射的功能。

　　任何散熱器，除了要能快速地把熱量從發熱源傳導到散熱器的表面，最主要的還是要靠對流和輻射把熱量散發到空氣中去。導熱只解決了傳熱的途徑，而熱對流是散熱器的主要功能，散熱性能主要由散熱面積、形狀、自然對流強度的能力決定，熱輻射只是輔助的作用。一般來說，如果熱量從熱源到散熱器表面的距離小於5mm，那麼只要材料導熱係數大於5時，其熱量就可導出，其餘散熱就必須由熱對流來主導的了。

　　大多數的LED照明光源仍然使用低電壓(VF=3.2V)、大電流(IF=200-700mA)的LED燈珠，由於工作時熱量高，必須使用導熱係數較高的鋁合金。通常有壓鑄鋁散熱器、擠壓鋁散熱器、衝壓鋁散熱器。壓鑄鋁散熱器是一種壓力鑄造零件的技術，將液態鋅銅鋁合金澆注入壓鑄機的入料口，經壓鑄機壓鑄，鑄造出事先設計模具限定的形狀散熱器。

　　壓鑄鋁散熱器

　　生產成本可控，散熱翼無法做薄，很難使散熱面積最大化。LED燈具散熱器常用壓鑄材料為ADC10和ADC12。

　　擠壓鋁散熱器

　　是將液態鋁通過固定的模具擠壓成型，然後將棒材通過機加工切割成需要的形狀的散熱器，後期加工成本較高。擠壓鋁散熱器如圖3所示。散熱翼可以做得很多很薄，散熱面積得到最大的擴展，散熱翼工作時自動形成空氣對流擴散熱量，散熱效果較好。常用材料是AL6061和AL6063。

　　衝壓鋁散熱器

　　是通過沖床和模具對鋼鐵、鋁合金的板材衝壓、拉升，使之成為杯筒型的散熱器，衝壓成型的散熱器內外周邊平滑，因無翼而散熱面積有限。常用鋁合金材料是5052、6061、6063。衝壓件質量很小，材料利用率高，是一種低成本方案。

　　鋁合金散熱器的導熱是比較理想的，比較適用於隔離的開關恆流電源。對於非隔離開關恆流電源來說，需要通過燈具的結構設計做好交流和直流、高壓和低壓電源的隔離，才能通過CE或UL認證。

　　塑包鋁散熱器

　　是一種導熱塑料外殼鋁芯的散熱器。導熱塑料與鋁散熱芯在注塑機上一次成型，鋁散熱芯做埋件，需要預先進行機械加工。LED燈珠的熱量通過鋁散熱芯快速傳導給導熱塑料，導熱塑料利用它的多翼形成空氣對流散熱，利用它的表面輻射部分熱量。

　　塑包鋁散熱器一般利用導熱塑料本來的顏色白色和黑色，黑色塑料的塑包鋁散熱器的輻射散熱效果更好一點。導熱塑料一種熱塑性材料，材料的流動性、密度、韌性、強度都易於注塑成型，具有很好的耐冷熱衝擊循環特性，絕緣性能優良。導熱塑料輻射係數優於普通的金屬材料。導熱塑料密度比壓鑄鋁和陶瓷小40%，同樣形狀的散熱器，塑包鋁的重量可減少將近三分之一;與全鋁散熱器相比較加工成本低，加工周期短，加工溫度低;成品不易碎;客戶自備註塑機可進行燈具差異化外形設計生產。塑包鋁散熱器絕緣性能好，容易通過安規。

　　高導熱塑料散熱器

　　高導熱塑料散熱器最近發展很快，高導熱塑料散熱器一種全塑料的散熱器，它的導熱係數比普通塑料高几十倍，達2-9w/mk，具有優異的熱傳導、熱輻射能力;可應用於各種功率燈具的新型絕緣散熱材料，可廣泛應用於1W～200W的各類LED燈具。

　　高導熱塑料耐壓等級可達交流6000V，適合採用非隔離開關恆流電源、HVLED的高壓線性恆流電源。使這類LED照明燈具易於通過CE、TUV、UL等嚴格安規檢測。HVLED採用高電壓(VF=35-280VDC)、小電流(IF=20-60mA)工作狀態，HVLED燈珠板的發熱因此而降低。高導熱塑料散熱器採用傳統的注塑、擠塑機均可。一次成型，成品光潔度高。大幅提升生效率，造型設計靈活度高，可充分發揮設計師的設計理念。高導熱塑料散熱器採用PLA(玉米澱粉)聚合而成，全降解、無殘留、無化學污染，生產過程無任何重金屬污染，無污水，無廢氣，符合全球環保要求。

　　高導熱塑料散熱體內部PLA分子間密布納米級金屬離子，在高溫下可快速運動，增加熱輻射能量。其活力優於金屬材料散熱體。高導熱塑料散熱器耐高溫，150℃五小時不破裂，不變形，配合高壓線性恆流IC驅動方案應用，無需電解電容和大體積電感，大幅提升LED整燈壽命，非隔離電源方案，效率高、成本低。特別適合日光燈管、大功率工礦燈的應用。

　　高導熱塑料散熱器可以設計很多精密的散熱翼，散熱翼可以做得很多很薄，散熱面積得到最大的擴展，散熱翼工作時自動形成空氣對流擴散熱量，散熱效果較好。LED燈珠的熱量通過高導熱塑料直接到散熱翼，通過空氣對流和表面輻射快速散熱。

　　高導熱塑料散熱器密度要比鋁輕。鋁的密度是2700kg/m3，而塑料的密度為1420kg/m3，差不多為鋁的一半，所以同樣形狀的散熱器，塑料散熱器的重量只有鋁的1/2。而且加工簡單，其成型周期可以縮短20-50%，這也就降低了成本的動力。

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