| LED行业中的传热学问题之一——“热阻”概念被滥用 | |
2011-10-17 17:40:41 中国半导体照明网 秦彪 行业分类:其它 浏览 | |
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一、引 言 LED由于其节电、环保、长寿命，被公认为人类下一代照明技术，LED照明应用普及的最大阻碍是LED灯价格高，价格高又是由于散热问题所致。 散热属于传热中的一部分。人类对传热的研究已有上百年的历史，上世纪60～70年代是人们对传热研究的顶峰时期，其主要动力是人类开发航空航天的需求。那时代，传热技术领域聚集了许多优秀人才，出了不少知名人士，随着传热学及技术日益成熟，人们对传热研究热情逐渐减小，目前传热学及技术的专业人员非常少，传热学及技术已是非常之成熟，就像似成熟的果子，掉到地上被树叶遮盖，不被现在的人们看见。 LED散热中，温度不高（不超过100℃），属常温传热，无相变等复杂过程，功率也不大，单颗LED晶片也就是1～2W，从传热学和技术来讲，LED散热非常简单，只涉及到传热学中非常小的部分—导热传热和对流传热（主要是空气自然对流传热），其中导热传热就可利用现成的传热计算机软件，得到非常准确的解。 导致LED散热简单问题被复杂化的原因有：知识断层，拥有成熟的传热知识的人员参于到LED散热研究的甚少，人们没有去拔开地面上的树叶，捡起那些熟透的果子，将人类成熟的传热知识移植到电子行业内，而是重新育种、栽树。 LED行业（或者说电子行业）中的传热学可以说是另起炉灶的，从该行业所创造出的新名词：“主动散热”、“被动散热”、就能说明这一点。还有行业中非常熟悉的名词“热沉”，听起来不知是什么意思，英文“Sink”在传热学及技术中也是非常罕见的名词。以下将已有的成熟的传热学称为“正统传热学”，而LED行业（电子行业）中的传热学称为“行业传热学”，行业传热学的分析问题思路和理念与正统传热学不一致，本文将从行业“热阻”概念的应用来分析，LED行业中传热学的问题。 “热阻”概念在行业传热学中被滥用，明显表现出“电子电路学”的烙印，将整个LED散热过程分解成数多“热阻”元件的串联与并联，如图1所示的LED散热过程热阻分析图，在LED行业非常普遍，就像电路中的电阻一样。
在电子电路中，串联电路中的电阻 不分前后；并联电路中的电阻不分左右，但传热过程并不是这样。在电子电路中：电阻的串并联关系是非常明确的，电阻的阻值，基本是人为设定，或用仪器可直接测量出或推算出。但在传热过程中，特别是在LED散热过程中，没有明确清晰的热阻串并联关系，不能简单计算出其热阻数值，如果采用“热阻”法，来计算分析，就将简单问题复杂化。正统传热学中很少用“热阻”概念来分析传热过程。 以下通过两实例分析比较来进一步说明。 二、“热阻法”与正统传热学法对比       三、板式热管在LED散热中的分析应用   结束语 1、LED散热技术创新固然重要，但是正确的传热学基础知识补课更重要； 2、“热阻”概念不可滥用，否则简单的传热问题会被复杂化； 3、板式热管用于LED照明灯散热是一件荒诞的事。 参考文献 1、《传热学》西安交通大学，杨世铭主编，人民教育出版社1980年； 2、《传热学》山东工学院，俞佐平主编，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。 作者简介：秦彪，清华大学热能系87级博士，主向为能源及环保，传热学及技术是其专业基础，早在85年第一项专利申请就是传热产品。从2006年开始关注计算机散热，申请并获得多系列有关CPU散热的专利，2008年开始研发LED散热，已有系列专利申请，涵盖LED灯具散热、芯片封装、模块标准化，将成熟的先进传热技术引入电子芯片散热领域，将对整个行业产生深远影响。 | |
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