简单易行，三方面阐述大功率LED散热器的提升空间

生产商现在更加追求简单易行的产品，既然是要求简单易行，结构过于复杂的套件便难以入法眼。一向都是作为小菜的工业照明随着几家企业的大手笔投入，在今年年初浮上了水面，为大家所关注。

形色各异的散热器中"年纪尚小"的UFO款的散热器套件似乎脱颖而出，一场展会下来起码可以见到几十家销售UFO型Highbay的企业。

众所周知，传热有三大途径——传导、对流、辐射。我们就以上方这一款颇有特色产品结构的散热器人手，来简单聊聊目前大功率LED散热器在设计与应用上，可能存在的提升空间。

一、先来看传导。

由于这类灯具一般本身并不与周边建筑直接接触，固所以传导并不能直接的将光源与电源所产生的热量"散"到周边环境中，但依然无比重要，因为这是将热量从光源和光源带走的最直接途径。早期的大功率散热器设计往往忽略了这一点，一味地提升散热器的鳍片面积，却忽略了热量根本没有传到鳍片之上。所以这一类散热器的鳍片温度非常低，仿佛散热效果出众，但稍微细心一些的客户就可以发现光源焊点温度很高，并没有起到散热器应有的作用。

我们可以从热传导的基本公式进一步的来看看如何保证散热器的热传导效率。

φ=-λA*(dt/dx)

其中：

λ为导热系数；

A为接触面积；

dT/dx为温度梯度，可以简略的理解为温差；

让我们看回UFO型的Highbay散热器。其材料为压铸铝，牌号多为ADC12。其导热系数为 96W/mK，并不是特别突出。但由于压铸工艺限制鳍片截面积较大，所以不会产生较大问题。加上是一体成型的结构，在整个热传导的过程中仅有铝基板与散热器的接触热阻（光源内部的热阻以及光源与铝基板间热阻各有不同，此处暂不探讨），且接触面积相当大，可以说是不怎么需要担心导热问题。

但是其中有几个问题如果处理不当也可造成较大的问题。

其一是接触面的平整度。UFO型散热器尺寸较大，而压铸工艺产品内应力和热形变较大，如果不能做好退火与后加工的工作，一点点的形变都会造成铝基板与散热器间的接触面积大幅度减少，这会对导热产生重大的影响。

其二是导热介质的选择与使用。导热介质是我们常用的"导热膏"的正式名称，往往在灯具的BOM成本中占比很小，许多企业只是依葫芦画瓢涂上些许。事实上导热介质的选择与使用对于灯具散热来说有着很大的影响。接触面即使加工过，在放大镜下依然不够平整。导热介质可以很好地填充接触面间的间隙。由于空气的导热系数实在是低到令人发指，仅为0.024W/mK，所以未能直接接触或者没有填充导热介质的位置几乎为热绝缘。

虽然说很多企业都在接触面之间填充了导热介质，但由于多数导热介质本身的流动性较差，简单地涂一点导热膏靠人力或者机械连接压开的效果并不佳。而常见的导热介质的导热系数仅为1W/mK，远远低于铝材本身导热系数，所以导热介质在保证填充缝隙的情况下也是越薄越好。比较理想的情况是选用1.8W/mK以上的导热介质并且使用钢网来保证均匀和厚薄，才能充分发挥出散热器本身的功效。

二、再来是对流。

对流是绝大部分散热器的主要散热途径。大部分研发人员往往十分关注对流中的面积问题，却忽略了影响对流的其它几个因素。我们还是通过对公式的分解来考虑这个问题。

φ= hA(Ts -T∞)

h为对流系数，较为复杂；

A为对流面积；

为物体与环境温度之温差；

A不必多说，大部分设计师在设计时都会考虑到面积越大越好。可过大的鳍片不仅仅增加了装配、生产难度，更是增加了成本。那么究竟多大的鳍片面积是合适的呢？相信这是每一个设计师都会头痛的难题。

由于对流换热往往占到灯具散热的80%以上，这个问题需要全面的考量。

对流系数涉及到非常多的细节，例如流体属性、流速、鳍片表面的形状、尺寸和相对位置等等等等。LED灯具散热多数为自然对流（即没有风扇等强迫空气流动的情况），如何在合理的条件下提升对流系数，在很多设计师眼中成了一种"玄学"，往往要通过相当大数量的计算机辅助数值模拟来取得较好的效果。在这里篇幅有限，就不展开讨论了，我个人总结出的几点经验可以总结为："少阻碍，多粗糙，尽量改变流动状态"。

少阻碍，即为尽量不要阻止气流的运动，提供自下而上的流动通道，从而提升气体的流动效率。例如题头所示的UFO型散热器，在边缘处开了较多的孔使得气体可以直接从下部流经鳍片，是可以有效地降低热沉的温升的。

多粗糙，即为粗糙的表面处理。目前较多的厂家为了追求美感或者便于表面处理，选择了平滑的表面，这是不对