冷卻大功率 LED：主動與被動方法的四個誤區(qū)

發(fā)光二極管LED( Light Emitting Diode)，作為新 ，作為新一代綠色環(huán)保 代綠色環(huán)保 型固體照明光源，它具有：

耗電量少、光色純、全固態(tài)、質(zhì)量輕、體積小、環(huán)保等一系列的優(yōu)點(diǎn)

在大功率照明中，對額定功率為 100、200 甚至 600 瓦(超過 60,000 流明)的 LED 燈具的需求正在出現(xiàn)，以覆蓋廣泛的區(qū)域。更高功率的散熱器的尺寸和重量呈指數(shù)增長。結(jié)果是工具、組裝、運(yùn)輸和安裝的成本上升。

LED 發(fā)光時會有部分能量轉(zhuǎn)化為熱量，因此會使 發(fā)光時會有部分能量轉(zhuǎn)化為熱量 因此會使LED芯片溫 度升高。

溫度對LED芯片的工作性能影響極大，高溫會導(dǎo)致芯片出射的光子減少， 色溫質(zhì)量下降，加快芯片老化，縮短器件壽命等嚴(yán)重的后果。 為保證LED正常工作，必須將其散發(fā)出來的熱量及時的散發(fā)出去。 目前大功率LED只能將約10% ～25%的輸入功率轉(zhuǎn)化為光能，而其余75% ～90%轉(zhuǎn)化為熱能，因此散熱問題非常嚴(yán)峻。

事實(shí)證明，主動冷卻(即使用風(fēng)扇冷卻的散熱器)可以在這些高功率水平下顯著降低尺寸、重量和成本。一個 400 瓦、被動冷卻的高架固定裝置可能重 75 磅，大小相當(dāng)于一個兩抽屜文件柜。主動冷卻的版本可能僅重 15 磅，不比披薩盒大。

這顯示了一個 2.3 英寸×2.4 英寸×1.4 英寸的細(xì)間距擠壓散熱器，帶有一個 50 瓦的 Bridgelux LED 陣列。在沒有氣流的情況下，它的熱阻為 4°C/W，這意味著它只能處理大約 10 瓦。如上圖所示，加裝低速風(fēng)扇后，其熱阻僅為0.8°C/W，功率提升至50瓦以上，提升5倍!(照片由 Nutron Mfg Inc. 提供)

“為什么有人會使用被動冷卻?”……你問。通常這是有道理的。通常它不會。

想象一下，如果汽車行業(yè)在 1905 年說……“我們不想主動冷卻發(fā)動機(jī)(即使用散熱器和風(fēng)扇)。V-8 發(fā)動機(jī)組現(xiàn)在將是冰箱的大小。

盡管該行業(yè)正在無情地接受功率超過 50 瓦的主動冷卻，但在許多“老派”領(lǐng)域仍然存在阻力。

讓我們回顧一下這些人經(jīng)常重復(fù)的話題。

1. 風(fēng)扇噪音大

你微波爐里的那個風(fēng)扇很吵，你電腦里的風(fēng)扇甚至那個窗扇也是如此。但是，采用由 Delta、NMB、EBM-Papst 等頂級風(fēng)扇制造商制造的標(biāo)準(zhǔn)低速(低于 2000-RPM)直流滾珠軸承無刷風(fēng)扇，并在低端運(yùn)行它的電壓范圍......你猜怎么著?它的聲級可以低于 16-18 分貝——在離地面 7 英尺或以上的固定裝置中，在非常安靜的房間里完全聽不見。事實(shí)上，在安靜的房間里，你很難在一米外聽到它。16 dB 遠(yuǎn)低于最安靜熒光燈鎮(zhèn)流器的 24-dB ANSI 標(biāo)準(zhǔn)。

2. 風(fēng)扇不穩(wěn)定

直流無刷滾珠軸承風(fēng)扇是電子行業(yè)任何機(jī)電元件中最引人注目和最令人羨慕的領(lǐng)域之一。十多年來，數(shù)以百萬計的關(guān)鍵任務(wù)計算機(jī)為互聯(lián)網(wǎng)和無線通信系統(tǒng)提供動力，并配備使用此類風(fēng)扇的風(fēng)扇冷卻電源，24/7 全天候運(yùn)行。這對它們久經(jīng)考驗(yàn)的可靠性和用戶信心有何影響?

3. LED 本身的預(yù)期壽命

這些粉絲得到了所謂的“L10 報告”的支持。當(dāng)在高溫和最高速度下使用時，此類報告可提供預(yù)期壽命。在主動冷卻 LED 燈具采用的極低速度下，預(yù)期壽命很容易超過 100,000 小時，遠(yuǎn)大于 LED 本身的預(yù)期壽命。

4. 風(fēng)扇浪費(fèi)電力

如上所述，冷卻 300 瓦系統(tǒng)并以低速運(yùn)行的風(fēng)扇將使用低于 2 瓦的功率——不到系統(tǒng)功率的 0.75%……100 瓦系統(tǒng)，不到 1 瓦。

5. 風(fēng)扇聚塵

事實(shí)證明，有大量真實(shí)世界的證據(jù)表明，如果您在骯臟的環(huán)境或靠近布滿灰塵的地毯地板上高速運(yùn)行風(fēng)扇，風(fēng)扇葉片確實(shí)會積聚灰塵，盡管灰塵實(shí)際上并不能阻止設(shè)備工作。然而，在商業(yè)大功率環(huán)境中，情況就不同了。

首先，風(fēng)扇 a) 始終處于相當(dāng)高的高度，并且 b) 始終以非常低的速度運(yùn)行。在極低空氣速度下，該系統(tǒng)與極低湍流、被動冷卻(即零空氣速度)散熱器系統(tǒng)幾乎沒有區(qū)別。結(jié)果，在許多使用主動冷卻的現(xiàn)有 LED 裝置中得到證明，并得到集塵室測試的支持，在多年使用后，任何灰塵積聚都非常少，以至于與冷卻過程無關(guān)。