关于LED智能温控散热装置的研究与设计

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【摘要】随着led的不断的大功率化，散热问题对其的影响也越来越明显，本文在分析了大型的LED设备的结构和材料的基础上，提出了智能温控散热装置和材料的合理选择来尽可能的解决其散热问题，同时运用了仿真软件进行了模拟和分析，使得数据更具有合理性和说服性。在LED的散热问题的处理上有一定的参考价值。

【关键词】大功率LED；散热；智能温控；材料

1.引言

LED以体积小，使用寿命长，耗电量低和环保等一系列有点正在逐步代替传统灯具的地位，并且逐渐走向大型化。在享受着大功率LED灯带来的方便的同时，其发热温度的较高的问题也需合适的解决办法，因为它的驱动电流已经达到100mA，甚至是1A，直接引起芯片内部热量的聚集，使内部温度升高，从而使荧光粉量子效率降低，出光减少；材料的禁带宽度将减小，颜色发生红移；高温是造成LED光衰，缩短LED寿命。发热温度是直接影响LED的各种性能的关键因素，在查阅、研究了LED的内部结构及产热原理等一系列文献资料和相关问题后，提出用多级散热控制装置和多种方案来解决这个问题。

2.方案简介

研究项目是实现对大型LED灯散热的智能全程可控及无人化自动控制.将LED发热温度划分为三个阶段进行相应的控制，使每一阶段都能达到散热与产热的平衡，使LED灯在温度更合适的环境下进行工作，让其效果达到最佳。同时我们还优化结构以增大空气的流通和以高效散热材料来加快热量的散发，通过以上方法和改进可以让使用者更加智能化地处理LED灯的散热问题，有较强的现实需求。

3.方案详解

3.1 风冷散热

风冷散热器价格便宜，安装拆卸容易。但是由于风冷散热器不方便设定风扇的功率以至于无法有效的应对LED散热量的大小，所以我们采用了单片机智能控制来分级控制。具体设计要求如下：

（1）智能风扇有自动和手动两种模式功能，可设置模式选择；

（2）当风扇设置于手动模式，有“高”、“中”、“低”三档；

（3）当风扇设置于自动模式时，当环境温度高于风扇设定的自动开机温度时，风扇自动开启运转；当环境温度低于风扇设定的自动开机温度时，风扇不启动或者停止运转；

（4）自动开机温度可自动设置；

注：

1）不同功率的LED显示屏，所产生的温度不一样，利用温度传感器，根据显示屏的大小以及工作所需的功率来自动设定三个阶段的温度。

2）散热装置风速自动可调，利用单片机的控制可以实现全程可控可调.

在控制原理流程图的基础上我们运用了Keil uVision4进行程序的设计，同

时在ISIS 7 Professional中进行了一系列的必要的仿真。

部分程序代码和仿真图如下：

3.2 材料散热

由于各种热沉材料的导热系数的不同致使不同的材料对热量的消散作用有所差异，根据表1可以得到金，银，铜，铝的导热率相对于其他材料是比较高的，但是考虑到成本因素，铜和铝成为最佳材料，所以在散热片材料上应该选择铜、铝。

考虑到铜在空气中容易被氧化和不容易加工，而铝的导热率相对于铜又较低，所以选择铝―铜合金作为散热片的加工材料在已有的数据和合理的结构的基础上，我们进行了散热框架的设计，其二维平面图如图3所示。

4.结语

随着目前市场上的LED灯不断向大型化发展，其发热温度对它的各种性能的影响也越来越明显，解决这一问题也越显重要，所以本文从风扇自动调档和结构材料的优化来探讨这一问题的解决方法，全方位，多角度的思考和设计肯定可以对LED的散热问题带来明显的效果。本方案具有结构简单，智能控制和节约材料的优点，有一定市场价值。

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