LED行業中的傳熱學問題之一——“熱阻”概念被濫用

一、引 言

　　led由于其節電、環保、長壽命，被公認為人類下一代照明技術，LED照明應用普及的最大阻礙是LED燈價格高，價格高又是由于散熱問題所致。

　　散熱屬于傳熱中的一部分。人類對傳熱的研究已有上百年的歷史，上世紀60～70年代是人們對傳熱研究的頂峰時期，其主要動力是人類開發航空航天的需求。那時代，傳熱技術領域聚集了許多優秀人才，出了不少知名人士，隨著傳熱學及技術日益成熟，人們對傳熱研究熱情逐漸減小，目前傳熱學及技術的專業人員非常少，傳熱學及技術已是非常之成熟，就像似成熟的果子，掉到地上被樹葉遮蓋，不被現在的人們看見。

　　LED散熱中，溫度不高（不超過100℃），屬常溫傳熱，無相變等復雜過程，功率也不大，單顆LED晶片也就是1～2W，從傳熱學和技術來講，LED散熱非常簡單，只涉及到傳熱學中非常小的部分—導熱傳熱和對流傳熱（主要是空氣自然對流傳熱），其中導熱傳熱就可利用現成的傳熱計算機軟件，得到非常準確的解。

　　導致LED散熱簡單問題被復雜化的原因有：知識斷層，擁有成熟的傳熱知識的人員參于到LED散熱研究的甚少，人們沒有去拔開地面上的樹葉，撿起那些熟透的果子，將人類成熟的傳熱知識移植到電子行業內，而是重新育種、栽樹。

　　LED行業（或者說電子行業）中的傳熱學可以說是另起爐灶的，從該行業所創造出的新名詞：“主動散熱”、“被動散熱”、就能說明這一點。還有行業中非常熟悉的名詞“熱沉”，聽起來不知是什么意思，英文“Sink”在傳熱學及技術中也是非常罕見的名詞。以下將已有的成熟的傳熱學稱為“正統傳熱學”，而LED行業（電子行業）中的傳熱學稱為“行業傳熱學”，行業傳熱學的分析問題思路和理念與正統傳熱學不一致，本文將從行業“熱阻”概念的應用來分析，LED行業中傳熱學的問題。

　　“熱阻”概念在行業傳熱學中被濫用，明顯表現出“電子電路學”的烙印，將整個LED散熱過程分解成數多“熱阻”元件的串聯與并聯，如圖1所示的LED散熱過程熱阻分析圖，在LED行業非常普遍，就像電路中的電阻一樣。

　　在電子電路中，串聯電路中的電阻 不分前后；并聯電路中的電阻不分左右，但傳熱過程并不是這樣。在電子電路中：電阻的串并聯關系是非常明確的，電阻的阻值，基本是人為設定，或用儀器可直接測量出或推算出。但在傳熱過程中，特別是在LED散熱過程中，沒有明確清晰的熱阻串并聯關系，不能簡單計算出其熱阻數值，如果采用“熱阻”法，來計算分析，就將簡單問題復雜化。正統傳熱學中很少用“熱阻”概念來分析傳熱過程。

　　以下通過兩實例分析比較來進一步說明。

二、“熱阻法”與正統傳熱學法對比

三、板式熱管在LED散熱中的分析應用

結束語

1、LED散熱技術創新固然重要，但是正確的傳熱學基礎知識補課更重要；

2、“熱阻”概念不可濫用，否則簡單的傳熱問題會被復雜化；

3、板式熱管用于LED照明燈散熱是一件荒誕的事。

參考文獻

1、《傳熱學》西安交通大學，楊世銘主編，人民教育出版社1980年；

2、《傳熱學》山東工學院，俞佐平主編，人民教育出版社出版1979年；

3、O′Neill,P.S,,Chemical Engineering Progress,Vol.67,No.7,P.80～82,1971。

　　作者簡介：秦彪，清華大學熱能系87級博士，主向為能源及環保，傳熱學及技術是其專業基礎，早在85年第一項專利申請就是傳熱產品。從2006年開始關注計算機散熱，申請并獲得多系列有關CPU散熱的專利，2008年開始研發LED散熱，已有系列專利申請，涵蓋LED燈具散熱、芯片封裝、模塊標準化，將成熟的先進傳熱技術引入電子芯片散熱領域，將對整個行業產生深遠影響。