形色各異的散熱器中“年紀尚小”的UFO款的散熱器套件似乎脫穎而出
，一場展會下來起碼可以見到幾十家銷售UFO型Highbay的企業。

 

 

眾所周知，傳熱有三大途徑——傳導、對流
、輻射。我們就以上方這一款頗有特色產品結構的散熱器人手，來簡單聊聊目前大功率LED散熱器在設計與應用上
，可能存在的提升空間。

　　

　　

由於這類燈具一般本身並不與周邊建築直接接觸

，固所以傳導並不能直接的將光源與電源所產生的熱量“散”daozhoubianhuanjingzhong，danyiranwubizhongyao，yinweizheshijiangreliangcongguangyuanheguangyuandaizoudezuizhijietujing。zaoqidedagonglvsanreqishejiwangwanghulvelezheyidian
，yiweiditishengsanreqideqipianmianji，quehulvelerelianggenbenmeiyouchuandaoqipianzhishang。suoyizheyileisanreqideqipianwendufeichangdi，fangfosanrexiaoguochuzhong
，danshaoweixixinyixiedekehujiukeyifaxianguangyuanhandianwenduhengao
，bingmeiyouqidaosanreqiyingyoudezuoyong。

　　

我們可以從熱傳導的基本公式進一步的來看看如何保證散熱器的熱傳導效率。

　　

φ=-λA*(dt/dx)

　　

其中：

λ為導熱係數

；

A為接觸麵積
；

dT/dx為溫度梯度
，可以簡略的理解為溫差；

　　

讓我們看回UFO型的Highbay散熱器。其材料為壓鑄鋁，牌號多為ADC12。其導熱係數為 96W/mK，並(bing)不(bu)是(shi)特(te)別(bie)突(tu)出(chu)。但(dan)由(you)於(yu)壓(ya)鑄(zhu)工(gong)藝(yi)限(xian)製(zhi)鰭(qi)片(pian)截(jie)麵(mian)積(ji)較(jiao)大(da)，所(suo)以(yi)不(bu)會(hui)產(chan)生(sheng)較(jiao)大(da)問(wen)題(ti)。加(jia)上(shang)是(shi)一(yi)體(ti)成(cheng)型(xing)的(de)結(jie)構(gou)
，在(zai)整(zheng)個(ge)熱(re)傳(chuan)導(dao)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)僅(jin)有(you)鋁(lv)基(ji)板(ban)與(yu)散(san)熱(re)器(qi)的(de)接(jie)觸(chu)熱(re)阻(zu)（光源內部的熱阻以及光源與鋁基板間熱阻各有不同，此處暫不探討），且接觸麵積相當大
，可以說是不怎麼需要擔心導熱問題。

　　

但是其中有幾個問題如果處理不當也可造成較大的問題。

　　

其一是接觸麵的平整度。UFOxingsanreqichicunjiaoda，eryazhugongyichanpinneiyingliherexingbianjiaoda
，ruguobunengzuohaotuihuoyuhoujiagongdegongzuo

，yidiandiandexingbiandouhuizaochenglvjibanyusanreqijiandejiechumianjidafudujianshao

，zhehuiduidaorechanshengzhongdadeyingxiang。

　　

其二是導熱介質的選擇與使用。導熱介質是我們常用的“導熱膏”的正式名稱
，往往在燈具的BOM成cheng本ben中zhong占zhan比bi很hen小xiao
，許xu多duo企qi業ye隻zhi是shi依yi葫hu蘆lu畫hua瓢piao塗tu上shang些xie許xu。事shi實shi上shang導dao熱re介jie質zhi的de選xuan擇ze與yu使shi用yong對dui於yu燈deng具ju散san熱re來lai說shuo有you著zhe很hen大da的de影ying響xiang。接jie觸chu麵mian即ji使shi加jia工gong過guo，在zai放fang大da鏡jing下xia依yi然ran不bu夠gou平ping整zheng。導dao熱re介jie質zhi可ke以yi很hen好hao地di填tian充chong接jie觸chu麵mian間jian的de間jian隙xi。由you於yu空kong氣qi的de導dao熱re係xi數shu實shi在zai是shi低di到dao令ling人ren發fa指zhi，僅jin為wei0.024W/mK，所以未能直接接觸或者沒有填充導熱介質的位置幾乎為熱絕緣。

　　

雖(sui)然(ran)說(shuo)很(hen)多(duo)企(qi)業(ye)都(dou)在(zai)接(jie)觸(chu)麵(mian)之(zhi)間(jian)填(tian)充(chong)了(le)導(dao)熱(re)介(jie)質(zhi)，但(dan)由(you)於(yu)多(duo)數(shu)導(dao)熱(re)介(jie)質(zhi)本(ben)身(shen)的(de)流(liu)動(dong)性(xing)較(jiao)差(cha)，簡(jian)單(dan)地(di)塗(tu)一(yi)點(dian)導(dao)熱(re)膏(gao)靠(kao)人(ren)力(li)或(huo)者(zhe)機(ji)械(xie)連(lian)接(jie)壓(ya)開(kai)的(de)效(xiao)果(guo)並(bing)不(bu)佳(jia)。而(er)常(chang)見(jian)的(de)導(dao)熱(re)介(jie)質(zhi)的(de)導(dao)熱(re)係(xi)數(shu)僅(jin)為(wei)1W/mK，遠遠低於鋁材本身導熱係數，所以導熱介質在保證填充縫隙的情況下也是越薄越好。比較理想的情況是選用1.8W/mK以上的導熱介質並且使用鋼網來保證均勻和厚薄
，才能充分發揮出散熱器本身的功效。

 

　　

對dui流liu是shi絕jue大da部bu分fen散san熱re器qi的de主zhu要yao散san熱re途tu徑jing。大da部bu分fen研yan發fa人ren員yuan往wang往wang十shi分fen關guan注zhu對dui流liu中zhong的de麵mian積ji問wen題ti，卻que忽hu略lve了le影ying響xiang對dui流liu的de其qi它ta幾ji個ge因yin素su。我wo們men還hai是shi通tong過guo對dui公gong式shi的de分fen解jie來lai考kao慮lv這zhe個ge問wen題ti。

　　

φ= hA(Ts -T∞)

　　

h為對流係數，較為複雜；

A為對流麵積
；

為物體與環境溫度之溫差；

　　

A不必多說
，大部分設計師在設計時都會考慮到麵積越大越好。可過大的鰭片不僅僅增加了裝配

、生產難度
，更是增加了成本。那麼究竟多大的鰭片麵積是合適的呢？相信這是每一個設計師都會頭痛的難題。

　　

由於對流換熱往往占到燈具散熱的80%以上，這個問題需要全麵的考量。

　　

對流係數涉及到非常多的細節，例如流體屬性、流速
、鰭片表麵的形狀、尺寸和相對位置等等等等。LED燈具散熱多數為自然對流（即沒有風扇等強迫空氣流動的情況），如何在合理的條件下提升對流係數

，在很多設計師眼中成了一種“玄學”，往(wang)往(wang)要(yao)通(tong)過(guo)相(xiang)當(dang)大(da)數(shu)量(liang)的(de)計(ji)算(suan)機(ji)輔(fu)助(zhu)數(shu)值(zhi)模(mo)擬(ni)來(lai)取(qu)得(de)較(jiao)好(hao)的(de)效(xiao)果(guo)。在(zai)這(zhe)裏(li)篇(pian)幅(fu)有(you)限(xian)，就(jiu)不(bu)展(zhan)開(kai)討(tao)論(lun)了(le)，我(wo)個(ge)人(ren)總(zong)結(jie)出(chu)的(de)幾(ji)點(dian)經(jing)驗(yan)可(ke)以(yi)總(zong)結(jie)為(wei)：“少阻礙
，多粗糙，盡量改變流動狀態”。

　　

少阻礙，即為盡量不要阻止氣流的運動，提供自下而上的流動通道，從而提升氣體的流動效率。例如題頭所示的UFO型散熱器
，在邊緣處開了較多的孔使得氣體可以直接從下部流經鰭片，是可以有效地降低熱沉的溫升的。

　　

多(duo)粗(cu)糙(cao)，即(ji)為(wei)粗(cu)糙(cao)的(de)表(biao)麵(mian)處(chu)理(li)。目(mu)前(qian)較(jiao)多(duo)的(de)廠(chang)家(jia)為(wei)了(le)追(zhui)求(qiu)美(mei)感(gan)或(huo)者(zhe)便(bian)於(yu)表(biao)麵(mian)處(chu)理(li)
，選(xuan)擇(ze)了(le)平(ping)滑(hua)的(de)表(biao)麵(mian)，這(zhe)是(shi)不(bu)對(dui)的(de)。氣(qi)體(ti)和(he)液(ye)體(ti)一(yi)樣(yang)，在(zai)固(gu)體(ti)表(biao)麵(mian)具(ju)有(you)黏(nian)著(zhe)性(xing)
，光(guang)滑(hua)的(de)表(biao)麵(mian)使(shi)得(de)氣(qi)體(ti)流(liu)動(dong)時(shi)貼(tie)近(jin)固(gu)體(ti)的(de)部(bu)分(fen)難(nan)以(yi)與(yu)外(wai)界(jie)的(de)氣(qi)體(ti)進(jin)行(xing)熱(re)交(jiao)換(huan)和(he)位(wei)置(zhi)交(jiao)換(huan)
，這(zhe)是(shi)不(bu)利(li)於(yu)散(san)熱(re)的(de)。當(dang)表(biao)麵(mian)粗(cu)糙(cao)度(du)達(da)到(dao)一(yi)定(ding)值(zhi)時(shi)散(san)熱(re)器(qi)的(de)散(san)熱(re)效(xiao)率(lv)會(hui)有(you)顯(xian)著(zhu)地(di)提(ti)升(sheng)。

　　

盡(jin)量(liang)改(gai)變(bian)流(liu)動(dong)狀(zhuang)態(tai)這(zhe)一(yi)點(dian)就(jiu)相(xiang)對(dui)難(nan)以(yi)解(jie)釋(shi)。簡(jian)單(dan)說(shuo)來(lai)，大(da)家(jia)可(ke)以(yi)參(can)考(kao)在(zai)無(wu)風(feng)的(de)環(huan)境(jing)下(xia)點(dian)燃(ran)的(de)香(xiang)煙(yan)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)煙(yan)氣(qi)，很(hen)容(rong)易(yi)觀(guan)察(cha)到(dao)剛(gang)剛(gang)離(li)開(kai)煙(yan)頭(tou)的(de)位(wei)置(zhi)煙(yan)氣(qi)是(shi)直(zhi)線(xian)上(shang)升(sheng)的(de)，而(er)到(dao)達(da)了(le)一(yi)定(ding)高(gao)度(du)後(hou)煙(yan)氣(qi)突(tu)然(ran)混(hun)亂(luan)了(le)起(qi)來(lai)，變(bian)得(de)雜(za)亂(luan)無(wu)章(zhang)。

 

qishizheshiyigecengliuxiangtuanliuzhuanbiandeguocheng。dajiakeyilijieweizaicengliuguochengzhongqitishijiaoweiyouxudexiangyigefangxiangyidong

，xiangshigaofengqidegaosushangdejingxiangyiban。erdaoletuanliuguochengzhongqitiyouyushoudaoleraodong，huozhesudutaikuai
，congerbiandezaluanwuzhang，rutonggaosushangyudaolechehuodajiafenfenraodaoxingshi，huxiangtuijidemoyang。henxianran，tuanliudeqingkuangxiaqiliubianbuzaiqufenneiwai
，yiyigexiangduihunluandefangshiqianjin，keyigengjiayouxiaodirangjintieqipiandeqiliuyuwaicengqiliuhuxiangjiaohuan。zhezhongzhuanbiankeyihenhaoditishenghuanrexiaolv。muqianchangjiandezhuanbianqitiliudongzhuangtaideshouduanyouzaiqipianshangkaikong、製造紋路或者製造筒型燈具迫使氣流速度加快等。

　　

而溫差自然不用多言，能夠良好地實現導熱，自然可以很好地保證散熱器與氣體的溫差足夠大
，從而提升換熱速度。

　　

根據以上的討論我們可以看到UFO型散熱器的幾點缺陷：

　　

1、換熱麵積不足。受到壓鑄工藝的限製

，UFO型散熱器難以擁有較高的鰭片高度，也很難進一步提升鰭片密度
，這導致了UFO型散熱器的散熱麵積是不足的。

　　

2. 無wu法fa改gai變bian氣qi體ti流liu動dong狀zhuang態tai。同tong樣yang受shou到dao工gong藝yi的de限xian製zhi，這zhe一yi類lei散san熱re器qi的de鰭qi片pian表biao麵mian很hen難nan做zuo出chu複fu雜za的de紋wen路lu或huo者zhe開kai孔kong，而er鰭qi片pian高gao度du短duan使shi得de氣qi體ti加jia溫wen加jia速su的de距ju離li不bu足zu
，所suo以yi比bi較jiao難nan改gai變bian氣qi體ti的de流liu動dong狀zhuang態tai。

　　

3. 表麵不夠粗糙。上麵已經分析過，此處不贅述。

 

　　

輻射傳熱在LED燈具的換熱過程當中往往最多能起到5%左zuo右you的de影ying響xiang
，這zhe主zhu要yao取qu決jue於yu散san熱re器qi的de顏yan色se和he表biao麵mian粗cu糙cao度du。各ge位wei朋peng友you隻zhi要yao記ji住zhu黑hei色se粗cu糙cao表biao麵mian即ji可ke有you接jie近jin於yu理li論lun值zhi的de輻fu射she效xiao率lv即ji可ke，市shi麵mian上shang目mu前qian有you多duo種zhong產chan品pin均jun號hao稱cheng可ke以yi大da幅fu提ti升sheng輻fu射she的de換huan熱re效xiao率lv
，但dan其qi實shi即ji使shi提ti升sheng了le20%的輻射效率
，也僅能在總體上提升1%不到
，請各位自行斟酌。

　　

綜上所述：我們可以看到受到市場青睞的UFO型散熱器仍然在一些方麵具有著較大的提升空間。事實也如文中推導出的結論一般，UFO型散熱器的外殼最高溫度往往超過75度，而鋁基板焊點溫度根據各家廠商的器件選擇從80-100度不等，這並不能很好地保證產品的壽命。各位廠商如果能夠根據文中的建議對手頭上的UFO型(xing)散(san)熱(re)器(qi)做(zuo)出(chu)些(xie)許(xu)處(chu)理(li)
，相(xiang)信(xin)能(neng)夠(gou)在(zai)一(yi)定(ding)程(cheng)度(du)上(shang)做(zuo)出(chu)更(geng)加(jia)穩(wen)定(ding)的(de)產(chan)品(pin)，畢(bi)竟(jing)工(gong)業(ye)燈(deng)具(ju)更(geng)換(huan)麻(ma)煩(fan)，費(fei)用(yong)繁(fan)多(duo)
，穩(wen)定(ding)性(xing)相(xiang)較(jiao)於(yu)性(xing)價(jia)比(bi)來(lai)說(shuo)有(you)著(zhe)更(geng)為(wei)重(zhong)要(yao)的(de)意(yi)義(yi)。