简要分析LED灯具的散热设计

理是将许多小功率LED进行串连，得到高电压、小电流的产品。高压LED多用于球泡灯、灯管、投射灯等空间受限的照明产品，可减低控制线路布置上的困难性。相较于一般LED，高压LED的驱动电流较小，产生的热量也相对较少，可避免掉入"温度上升→阻抗下降→电流增加→热能增加→温度上升"的恶性循环中，可设计出系统稳定性较佳的LED灯具。

　　介绍完LED芯片基板后，接着提到同样于传递热量具有重责大任的系统电路板，LED芯片藉由焊接和系统电路板进行链接，由芯片所产生的热能也由芯片基板传导到系统电路板，目前常用的为具有高导热系数的金属芯基板（Metal Core PCB；MCPCB），虽然前述有提过陶瓷基板的导热性能佳，但因系统电路板之面积较大，在考虑成本因素和灯具重量等因素，多会舍弃陶瓷基板，改用MCPCB做为系统电路板。MCPCB由3层结构所构成，由上而下分别为导电线路层、高导热绝缘层和金属基板，其中高导热绝缘层的材质须慎选，若使用高膨胀系数的材质，绝缘层易在高温下膨胀而产生裂缝、空洞，反而使空气进入MCPCB中，形成额外的热阻抗，降低导热的效率，部分厂商会于导热绝缘层和金属基版间喷涂陶瓷散热漆，可提高绝缘层的绝缘阻抗、节省多层导热胶的材料成本和加强MCPCB的散热能力；最底层的金属基板多采用铝合金，利用铝合金较佳的散热特性，达到热传导的目的。

　　系统电路板的后端结合着散热系统进行散热，散热系统可分为主动式散热和被动式散热，主动式散热包含风扇强制散热和磁力喷流散热，被动式散热包含自然对流散热、回路热管散热，其下将一一介绍：

　　1. 风扇强制散热：

　　风扇强制散热顾名思义就是藉由风扇产生空气对流，将热空气导出灯具本体外来进行散热，使用风扇强制散热可以非常有效的将热排出，在计算机、冷气及汽车中都以风扇进行强制散热，目前鑫源盛科技的S01 Glory Series LED路灯系列即采用风扇强制散热技术。

　　2. 电磁喷流散热：

　　电磁喷流散热不使用风扇扇叶产生气流，其结构为一具有薄膜之中空腔体，其利用电磁或压电驱动器以每秒100~200次的频率振荡薄膜，促使薄膜进行上下振荡，随着薄膜的上下位移，空气会流入中空腔体再行喷出，喷出后的气流会带动周边空气产生涡流现象，强化空气对流能力，目前已应用于GE 27W Energy Smart LED球泡灯。

　　3. 自然对流散热：

　　自然对流散热是透过散热器（例如：散热鳍片、灯具灯壳、系统电路板等） 和空气进行直接接触，散热器周边的空气因吸收热量成为热空气，接着热空气上升，冷空气下降，自然就会带动空气产生对流，达到散热的效果。随着高功率灯具产品的推出，使用自然对流散热需有较大的散热表面积，故散热鳍片因应而生，多数加装于灯具背面，提供较大的散热面积，强化对流散热的效果，阳全光电之LED天井灯即采用鳍片自然散热技术。

　　散热鳍片的使用虽增加散热效果，但也增加了灯具的整体重量和成本，更增添了立杆型灯具安全悬挂的风险，此外，LED灯具常面临落尘堆积等问题，一旦经过长时间的使用，过多的脏污、灰尘累积于散热鳍片，将弱化散热能力，相较之下部分业者选择将散热鳍片设计与灯具发光面同向（向下散热），彻底避免了落尘堆积的问题，市面上由鑫源盛科技所生产的多款LED路灯（例如：S02 Orra Series、S06 Fudo Series）即采用向下自然散热设计方式。

　　4. 回路热管散热：

　　此种散热方法是透过循环式的热管进行散热，回路管的两端为系统电路板（热源处）和散热器，回路管的内部则充填着工作流体，并配有蒸发器，其工作原理为：当系统电路板传来热能时，热源处的工作流体吸收热量后，经蒸发器转变为气体，利用气体移动快速的特性，热源处的热量可快速传导到灯壳或散热器，因此回路热管散热仅解决热传导问题，无法有效达到"散热"功能。

　　表2  灯具散热系统介绍

　　在灯具设计上，散热鳍片和外灯壳因暴露于空气中，为避免氧化多经过阳极处理，近年有厂商推出软陶瓷散热漆用于取代阳极处理程序，并宣称其热阻值接近金属，能达到加速导热的效能，然其成效未知，尚待业界同仁的使用与经验分享。

　　截至目前为止，上述探讨的都是热传导和热对流两种方式，目前有厂商宣称其陶瓷散热基板可利用远红外线型式将热辐射散出，进行远距离传热，并宣称可用于取代LED芯片基板后端的导热金属（散热鳍片、金属灯壳），达到成功散热和减轻灯具重量的成效，此技术之散热效能若真如厂商所言，也将为LED灯具的散热设计带来重大的进展。

　　结论

部分市售LED灯具的散热设