LED(Light Emitting Diode)，發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個(gè)支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個(gè)晶片被環(huán)氧樹(shù)脂封裝起來(lái)。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成,一部分是P型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位,另一端是N型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子。但這兩種半導(dǎo)體連接起來(lái)的時(shí)候,它們之間就形成一個(gè)“P-N結(jié)”。當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子就會(huì)被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量。
大功率 LED作為戶外照明的重要應(yīng)用，其優(yōu)越性表現(xiàn)在：
1.LED作為點(diǎn)光源，如果設(shè)計(jì)合理，很大程度上可以直接解決傳統(tǒng)球狀光源，必須依靠光反射來(lái)解決的二次取光及光損耗問(wèn)題;
2.對(duì)光照射面的均勻度可控，理論上可以做到在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)完全均勻;
3.色溫可選，這樣在不同場(chǎng)合應(yīng)用不同色溫的LED，是提高效率、降低成本的一個(gè)重要方法途徑;
4.技術(shù)進(jìn)步空間依然很大。高導(dǎo)熱金屬材質(zhì)的發(fā)展將有力地提高LED的光效，比如科銳(CREE)已經(jīng)可以做到芯片光效達(dá)到130-150lm/W。而熱平衡散熱結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，在保持低成本和被動(dòng)散熱方式的前提下，利用高導(dǎo)熱介質(zhì)，通過(guò)嶄新的器件/燈具整體結(jié)構(gòu),能成功降低熱阻，有效降低PN結(jié)結(jié)溫，使PN結(jié)工作在允許工作溫度內(nèi),保持最大量光子輸出。
一、熱管概述
1.熱管是由管殼、起毛細(xì)作用的吸液芯，以及傳遞熱能的工質(zhì)構(gòu)成。吸液芯牢固地貼附在管殼內(nèi)壁上，并被工質(zhì)滲透。熱管自身形成一個(gè)高真空的封閉系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖一所示：
其工作原理是：大功率LED所產(chǎn)生的熱量，通過(guò)對(duì)蒸發(fā)段的管壁和浸滿工質(zhì)吸液芯的導(dǎo)熱使液體工質(zhì)的溫度上升;上升到一定的溫度，液面蒸發(fā)，直至達(dá)到飽和蒸汽壓，此時(shí)熱量以潛熱的方式傳遞給蒸汽，飽和蒸汽壓隨著液體溫度的上升而升高。在壓差的作用下，蒸汽流向氣壓和溫度都較低的冷凝段，并在冷凝段的氣液界面上冷凝，發(fā)出潛熱。放出的熱量從氣液界面通過(guò)吸液芯和管壁的導(dǎo)熱，傳遞給管外的散熱片。
2.熱管技術(shù)的特性：
(1)優(yōu)良的導(dǎo)熱性 熱管內(nèi)部主要靠工作液體的汽、液相變傳熱，熱阻很小,因此具有很高的導(dǎo)熱能力。
(2)不可逆性 由于溫差的存在,熱量在傳遞過(guò)程中是不可逆的。
二、熱管技術(shù)在LED照明應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)
1.導(dǎo)熱快：由于熱管蒸發(fā)段和冷凝段均以相變潛熱形式傳熱，所以與銀、銅及鋁等金屬相比，單位質(zhì)量的熱管可以多傳遞幾個(gè)數(shù)量級(jí)的熱量。
2.散熱面積大：現(xiàn)有LED散熱方式如同圖二所示，散熱鰭片設(shè)計(jì)在LED的上面，熱管改變了LED的熱通路，熱量通過(guò)熱管輸送到LED側(cè)邊，散熱鰭片就可以延伸到下部，利用了下部空間,使散熱面積可以增加一倍左右。
3.熱通道靈活
由于熱量是通過(guò)熱管傳遞，只要改變熱管形狀，就可以通過(guò)彎曲的熱管輕易地把熱量送到容易散發(fā)掉的地方。
4.重量輕
熱通路的靈活性使熱管散熱器的散熱面積更大，因此相同重量的燈具，使用熱管的相對(duì)來(lái)說(shuō)散熱面積可以做得更大，能夠承載更多功率的LED。
三、熱管散熱在原有路燈燈具上的應(yīng)用
隨著LED路燈迅猛發(fā)展，LED作為照明的優(yōu)勢(shì)越來(lái)越得到了體現(xiàn)。但是高壓鈉燈燈具還是占有很大的市場(chǎng)，如果廢棄原來(lái)的路燈改為L(zhǎng)ED路燈，勢(shì)必造成極大的資源浪費(fèi)，有沒(méi)有一種產(chǎn)品既可以達(dá)到大力節(jié)約能源的效果又能利用原有燈具的產(chǎn)品呢?以下產(chǎn)品給我們提供了一個(gè)思路，這種產(chǎn)品是利用熱管的特性制作一個(gè)帶有LED的熱管散熱器，安裝在現(xiàn)有燈具上，通過(guò)熱管把位于反光器內(nèi)的LED熱量傳遞到反光器外散發(fā)掉。這種結(jié)構(gòu)的LED安裝卸載都比較方便，熱管上有和反光器配套的燈頭座，就像安裝普通的鈉燈泡一樣(詳見(jiàn)圖三)，把LED伸到反光器內(nèi)旋緊燈頭座即可。充分利用了現(xiàn)有路燈燈具的反光器，能產(chǎn)生良好的照明質(zhì)量。
通過(guò)對(duì)熱管應(yīng)用于LED照明的分析，熱管可以從根本上解決現(xiàn)有LED路燈體積大，散熱能力不強(qiáng)的缺點(diǎn)。而且熱管的熱通路比較靈活，特別是本文中提到的產(chǎn)品案例，既發(fā)揮了LED路燈節(jié)能的優(yōu)勢(shì)，又能保留現(xiàn)有的路燈資源，避免重復(fù)投資和浪費(fèi)。
