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摘 要 大功率LED照明是固态照明的一种，它的优点是使用寿命长、安全环保且高效节能。但受到技术因素的影响，在大功率LED的使用过程中，难免会遇到一些棘手的问题，比如其发热量大、散热不好就是一个亟待解决的问题。本文就大功率LED照明的热沉结构性能及其散热系统进行探讨研究。

关键词 大功率LED；热沉结构；集成式散热；研究

中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）164-0169-01

据相关调查研究表明，我国目前使用的LED照明的发光效率仅为10%～20%，其他能量全部都转化成了热能，这就使得大功率LED的热流密度过大，一旦热量不能及时有效地散发出去，那么LED照明的芯片将会因温度过高而出现一系列不良后果，严重时还会影响LED的使用寿命。因此，如何解决好大功率LED照明的散热问题成为其进一步发展的关键。

1 LED相关内容概述

LED器件的散热方式通常有2种重要的散热形式：一次封装散热和两次热沉散热。通过改善LED照明的自身封装材料和改变相关结构进行散热的叫做一次封装散热；而通过设计研发改变外部的热沉结构来进行散热控制的叫做二次热沉散热。因此，要想解决好LED的散热问题，必须要同时在这两个方面进行着手控制。

在日常的散热结构设计过程之中，工作人员通常将多个大功率LED排列在铝热沉上，伴随着科学技术的不断进步和LED功率的不断增大，一些新型的热忱散热原件相继出现并发挥着重要的作用。众多的研究者尝试用不同的散热方式进行结合散热，均取得了一定的研究成果。当前众多LED路灯示范工程中的LED照明都以全铝热沉作为二次热沉散热结构。随着微热管技术的不断创新与发展，其应用范围也不断扩大并得到了广泛的认可。

2 不同热沉结构的大功率LED照明装置的散热性能分析

研究表明，大功率的LED照明装置由于采用的是全铝热沉散热结构，它主要是通过MCPCB板、铝基板、铝热沉肋基的热传导和铝热沉的热传导方式将热量散发到空气中来进行散热[1]。这种结构的热传导采用的也是高热导率金属铝合金，需要利用铝肋片来扩展表面并增强表面传热能力，从而更好的达到散热的效果[2]。

具有微热管散热结构的大功率LED照明装置与第一种散热结构的根本区别在于，该结构和系统利用了具有非常高的热导率的微热管来作为传导热量的的介质，同时还设计了多个独立的极薄铝翅，这些铝翅通过穿片的方式来增强大功率LED照明装置表面的散热能力；除此之外，各薄铝翅片均被进行了表面镀镍处理，以增强其抗腐蚀能力和使用寿命[3]。

第三种大功率LED照明装置其自身带有微热管—风扇散热系统。此装置的大体结构与第二种比较类似，其区别在于它是在原来基础上增加了温控仪和风扇系统以采取主动的强迫对流散热，其工作原理是当器件温度较低时，风扇不运转，肋片进行自然对流散热[4]。

3 大功率LED散热技术的研究方向及特点

研究表明，大功率LED的散热情况严重影响着LED的发光效率和使用寿命，众多的研究者和可行性方案的设计过程之中，经济性和安全性是大家最为关注的两点。强化散热的虽然有着其自身的优势，但是在设备运行上存在较大的误差，在经济上也不是非常实用，而且众多的该种结构的设备都因体积过大加重了其额外的负担和支出。

在未来LED照明装置散热性的问题研究上，如何使散热结构经济有效且保证安全成为该技术创新发展的关键所在。在现有的材料和科学技术水平下，只有改良散热结构才能强化装置的散热功能，将非稳态的导热结构、微型导热机构应用于LED已经成为现今社会照明装置领域的热点研究问题。

目前，在大功率LED强化散热中使用非常普遍的是热传导和热对流，但是，很少有人应用热辐射技术进行散热。在散热技术的发展历程当中，我们仍将继续关注热传导和热对流的强化过程，而最可能会为LED的散热带来新的突破的是以辐射换热强化为突破点的复合换热方式的研究。从结构改造上来讲，相对较为认可的散热解决方案还是在热沉结构中使用热管，或是使用改进后的热管。

目前，基于经济和材料方面的考虑，减少散热设备的使用是非常杨浦必要的，而加大对能源的综合管理能够有效减少散热设备的数量及大小，起到节能环保的作用。有一种基于能源管理的有效的新型散热模式，它通过LED所产生的热能来获得输送热能的其他能量。因此，在未来LED散热的技术研发过程中，基于环境保护的宗旨，只有融汇贯通能源综合管理的理念，综合考虑能源的充分利用和互相之间的转化利用才能使散热装置达到更好的散热效果，这不仅有助于散热设备的简化，而且进一步提高了设备的稳定性。

参考文献

[1]炳乾.基于金属线路板的新型大功率LED及其光电特性研究[J].光子学报，2005，34（3）：372-374.

[2]鲁祥友，华泽钊，刘美静，等.基于热管散热的大功率LED热特性测量与分析[J].光电子：激光，2009（1）：5-8.

[3]袁柳林，刘胜，陈明祥，等.基于微通道致冷的大功率LED阵列封装热分析[J].半导体光电，2006，27（6）：712-716.

[4]唐政维，黄琼，赵赞良，等.一种采用半导体致冷的集成大功率LED[J].半导体光电，2007，28（4）：471-473.

[5]田大垒，关荣锋，等.基于热电制冷的大功率LED散热性能分析[J].电子与封装，2009，9（1）：35-37.

[6].Liu C K，Dai M J，Yu C K，et al. High efficiency silicon-based highpower LED package integrated with micro - thermoelectric device [C]. International Microsystems，Packaging，Assembly and Circuits Technol-ogy Conference，Taipai，Taiwan，2007：29-33.