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綠能新趨勢─LED Lamps內建風扇散熱技術介紹
摘要: 目前大功率LED的散熱機構種類可大致區(qū)分為“主動式散熱”及“被動式散熱”兩種,主動式散熱又可分為加裝風扇強制散熱與水冷式散熱;另外,被動式散熱則可區(qū)分為:自然散熱、熱管加鰭片、均溫板加鰭片、回路熱管技術等等。
Abstract:
Key words :

        目前大功率LED的散熱機構種類可大致區(qū)分為“主動式散熱”及“被動式散熱”兩種,主動式散熱又可分為加裝風扇強制散熱與水冷式散熱;另外,被動式散熱則可區(qū)分為:自然散熱、熱管加鰭片、均溫板加鰭片、回路熱管技術等等。

        若以熱的傳遞方式又可分為“熱傳導”、“熱對流”及“熱輻射”等3種方式。熱傳導是指在固體介質中,熱流由高溫處傳遞至低溫處的現象。高溫物體靜置在空氣中、冷卻水內或以風扇降溫,都屬于熱對流的傳遞。較低的流體溫度、較高的流體流速及較大的接觸面積,都有助于熱對流的效果?;旧希黾由崦娣e、使用較佳熱傳導的材料及搭配風扇,都是目前解決發(fā)光二極管散熱問題常用的方法。

LED燈泡藉由開孔設計搭配風扇氣流流動方向

         LED燈泡藉由開孔設計搭配風扇氣流流動方向,可將LED產生的廢熱由燈泡內快速帶至燈泡外。(點擊圖片查看原圖)

        目前大功率LED的散熱機構種類可大致區(qū)分為“主動式散熱”及“被動式散熱”兩種,主動式散熱又可分為加裝風扇強制散熱與水冷式散熱;另外,被動式散熱則可區(qū)分為:自然散熱、熱管加鰭片、均溫板加鰭片、回路熱管技術等等。

        若以熱的傳遞方式又可分為“熱傳導”、“熱對流”及“熱輻射”等3種方式。熱傳導是指在固體介質中,熱流由高溫處傳遞至低溫處的現象。高溫物體靜置在空氣中、冷卻水內或以風扇降溫,都屬于熱對流的傳遞。較低的流體溫度、較高的流體流速及較大的接觸面積,都有助于熱對流的效果?;旧?,增加散熱面積、使用較佳熱傳導的材料及搭配風扇,都是目前解決發(fā)光二極管散熱問題常用的方法。

LED燈泡藉由開孔設計搭配風扇氣流流動方向

         LED燈泡藉由開孔設計搭配風扇氣流流動方向,可將LED產生的廢熱由燈泡內快速帶至燈泡外。(點擊圖片查看原圖)

        為何要用風扇散熱?風扇具有導流、換氣、散熱等各種用途,且風扇是被動式空冷散熱器與主動式風冷散熱器主要的區(qū)別,沒有風扇就不能稱為主動式風冷散熱器。風冷散熱器是否正常工作,幾乎完全取決于風扇的工作狀態(tài),在不改變散熱結構與其他組成的情況下,使用更高效能的風扇,則可以令風冷散熱器效能大大提升。使用風扇散熱可以降低產品重量與體積,不僅提高散熱效能,更可以使產品輕量化。

        一般風扇已長期廣泛應用于電子系統(tǒng)、空調冷卻換氣系統(tǒng)、汽車引擎散熱等。其中電子系統(tǒng)包括筆記本電腦、桌面計算機、服務器或通訊系統(tǒng)等;空調冷卻換氣系統(tǒng)則包括冷氣機熱交換器、排換氣風扇等;而汽車引擎散熱即所謂引擎冷卻風扇。

LED Lamps內建置風扇散熱與否的差異比較

LED Lamps內建置風扇散熱與否的差異比較。(點擊圖片查看原圖)

         風扇移熱原理主要是靠葉片推動流體使其移動,進而產生流量,經由強制對流的方式帶走散熱器的熱。LED燈泡藉由開孔設計搭配風扇氣流流動方向,可將LED產生的廢熱由燈泡內快速帶至燈泡外。LED散熱風扇更適合應用在高瓦數LED燈泡散熱,如LED PAR系列、LED天井燈…等等。

        相同大小LED燈的空間下,使用風扇可以使得LED基版" title="LED基版">LED基版溫度降到約52°C左右,重量約為130g。傳統(tǒng)式散熱方式(如鋁擠/鋁壓鑄金屬散熱)LED基版溫度約為70°C左右,重量約200g。

        考慮使用者對于噪音的感受,LED燈風扇為低噪音設計風扇,一般來說噪音表現皆小于20Dba,人耳不易察覺(測試標準:環(huán)境溫度20-23度,濕度通常在50~70%基礎下)。針對此點,LED燈泡廠力明光電(Ecomaa Lighting)表示,該公司采用母公司力致科技之專利磁吸含油軸承馬達(Hydro-mag Bearing),使用滑動摩擦的套筒,可以降低風扇軸承運行時磨耗的噪音。

        力明光電指出,風扇搭配散熱器設計可使得氣流更加順暢,減少渦流情形發(fā)生,利用轉速控制降低氣流產生的噪音。LED燈開發(fā)過程會利用半無響室進行噪音評估,進一步確認整燈設計的噪音值是否會過高。

<a class=LED照明" title="LED照明">LED照明上使用風扇散熱與否的重量比較表" height="213" src="http://files.chinaaet.com/images/20110106/57a887ae-8220-41d5-8b79-a106b9dcea9a.jpg" width="450" />

LED照明上使用風扇散熱與否的重量比較表。(點擊圖片查看原圖)

        在風扇壽命方面,目前力明光電使用的風扇皆會進行MTTF(平均壽命時間)測試,測試條件為環(huán)境溫度70°C下針對一定數量的風扇進行烘烤,并確認其是否正常運轉。目前風扇的保固皆為2年。至于風扇的耗電量,以目前使用的5.5V軸流風扇為例,其耗電量約為0.55W。

        此外,有關于風扇集塵的問題,一般來說,粉塵或棉絮確實有可能會聚集在power module上,但并不會因此而影響到風扇之壽命或是造成噪音問題。依過去多年實驗結果,目前風扇尚無出現過因粉塵或棉絮造成失效。

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