关于LED电筒散热的意见汇总~~~~~~~~
本帖最后由 tangstrong 于 2011-6-14 19:14 编辑LED电筒的散热,有两个目的。第一个是要把LED通电后产生的热量散到空气中去,避免过多的热量集中在LED周围,导致温度过高,对LED的寿命造成影响。
还有一种情况可能是,在保证LED正常工作的同时,提高使用者的舒适度,避免手持过程中感到筒身过烫。
就第一种情况,论坛里经常有人探讨,我做了如下的总结,并通过自己的逻辑和认知表达出来,希望能让大家有更清晰的认识,由于本人出身材料专业,对热力学的描述不够专业甚至错误的地方,请专家指出并请见谅。(有些图片从论坛中和淘宝上搜到,可能碰巧用到商家的图片,如介意,请联系我更换示意图片)
如同交通状况,马路的宽窄和汽车的速度,决定了通行的快慢,越窄越慢,通行越费劲,越宽越快,通行也越顺畅。如此类比,热量的传递具有同样的效果。
对热量的散热过程,我做了如上的示意,方块的粗细,大概表示热量通过的难易程度和速度,有些细节没有太完善,是用PPT画的........细节不太好表现。
1.LED核心。它是热量发生的初始位置。
2.热量产生后,第一道关就是通过LED和基板之间的焊锡,现在的XPE,XPG等封装,焊接面都没有原来XRE的大,但是由于大电流,热量倒是比XRE产生的多,所以,我猜想大家都说XRE耐操,是不是和这一点多少也有一点关系
3.基板。热量通过焊接面后,到达基板,其实铝的导热已经算是金属中的上乘了,这个地方不构成瓶颈,真的对散热发烧的,可以换用紫铜基板。除了自身导热快一点点,还能提高3中的面接触散热效率。
4.这个地方大有文章,也是我认为散热中最为瓶颈的一个地方(除了后面要提到的空气对流散热),要提高这个地方的热传递效率,有两个方法:1.使用较好的导热硅脂。2.提高基板和电路仓的表面光滑度和平面度,使两个截面尽可能的大面积接触。现在一般都会把焦点集中在硅脂上,对平面没有什么探讨,可能跟加工能力有关系,我碰到过一次,基板按上去电路仓,还可以左右翘动,跟跷跷板一样,散热当然会打折扣。顺便一提,有商家把电路仓上开了螺丝孔,可以用螺丝固定基板,就是为了压紧基板和电路仓,增大接触面。
5.电路仓,现在基本都是黄铜电路仓,据我查资料虽然不如紫铜,可能也不如纯铝和铝合金(资料上查的,黄铜导热不如铝合金,但是热熔大一点),但是也很不错了,相对与导热硅脂个位数的导热系数,和不尽人意的面接触,黄铜上百的导热也构不成瓶颈。
6.电路仓和筒身的接触螺纹,这个地方和4中的面接触原理一样,精度越好,接触面越大,导热也就越快。
7.筒的头部,这个不用说了,关于不锈钢,铝合金,钛等金属的探讨够多了,常规的铝合金导热已经非常优秀了。不锈钢和钛到底是不是瓶颈,还要看其他地方,比如我的C3不锈钢,头部热的厉害,中筒温的,尾巴凉的,明显是螺纹地方造成的热量阻滞。
8.筒身螺纹,同6
9.筒身,同7
10.大气接触面。这个地方似乎经常起争论,热量传导分为热传递,对流,热辐射,这里对流传热占主导,对于骑行的,走路的,当台灯的,情况不同,对流的效果也大相径庭,简单来说,气流速度越大,导热效率越高,还有,接触面越大,也就是筒的表面积越大,导热效率越高。对比M10和A3,感官上也很容易察觉,散热能力天壤之别(当然这两个桶的热量产生量也不能比较)
11.最后一个,大气,这个完全忽略了......无限的空间,任凭你产生多少热量,吸收完全不在话下。当对流不足够的时候,空气温度越低,电筒周围的空气吸收的热量也就越多,温差大也会提升对流的传热效果,所冬天电筒可以开高亮的时间可以长一些。
关于热平衡,我是这么认为的:影响热量传递速度的因素,
一个是导热能力(包括导热系数的大小,导热面积的大小)这个算是路径。
还有一个就是温差,这个算是势能差。
同样的平衡,我们不希望借助加大温差提高它的传热速度。因为......温差的过大就是我们要避免的。比如一个XD举的例子:两个筒子,同条件,最后热平衡后温度一样。极限法去设想:一个筒子螺纹拧紧,最后筒身温度比较均匀,达到热平衡。一个筒子极限设想,螺纹只接触一个点,那么热平衡会是如下状况,头非常热,热量在螺纹接触的那个点上受阻滞,筒身和尾巴对散热帮不上忙,最后头部与空气和筒身的温差越来越大,才逐渐提高的导热速度。虽然都是热平衡,一个情况是靠提高大的导热面积达到的,一个是靠大的温差达到的。第二种显然不是我们所希望的“平衡” 学习了!!! 我个人理解关健是电路仓与桐身的螺纹接触部分比如来说有3CM的高度(这个又要螺纹的加工精度及螺纹结合是否紧密也有关系)及所用材料外壳-粗加工、精加工后所剩的厚度,现在很多散热好的桐都有散热鳍无非都是增加散热面积,铝材是比较经济及散热性能好的金属(比较讨厌的是电路仓及电路板负极焊接麻烦点)。
吸热-散热,LED能产生热量,电路仓及壳体能吸收热量,并从壳体的散热面积有效的传递到空气之中.现在开始在己比较关心老周的外壳。 非常详细 脖子是硅胶,记下 LZ辛苦了,坐下慢慢看 个人感觉东城m10的散热还可以,结构很可靠 筒仓和筒子外壳之间的螺纹接触的空间里如果添加导热硅脂, 不知道对导电和导热有没有好的或者坏的影响呢? 同问ls........... 如果省了电路仓,LED基板直径安装到筒子上的,这个结构应该散热非常好。有这样的筒子不? 如果省了电路仓,LED基板直径安装到筒子上的,这个结构应该散热非常好。有这样的筒子不?
sodoit 发表于 2011-6-12 18:37 http://shoudian.org/images/common/back.gif
ZebraLight 的 SC系列手电和H系列头灯. 铝基板都是直接用螺丝拧到筒身上, 而且筒身是整块铝加工出来的. 分析细致,赞一个!
再提两个改进建议供探讨:
1)led陶瓷封装到铝基板之间的热传导应该用紫色框标出来,这是两种材料之间的导热途径,用紫色框而不是黄色框比较合适。
2)无限的空间的热容无限大,但导热能力不见得强,框的高度受制于电筒所处的媒介。比如空气的隔热性很好,而水的导热能力就比空气强很多,因此筒子在水里的散热压力就会小很多。 技术贴,需要顶 如果把筒头筒身都做散热鳍是不是会更有效散热? 辛苦了! 11# gametools 影响谈不上,在螺纹处涂抹硅脂对导热能起到正面作用,硅脂切忌贪多,适量正好!! 大筒子大电流高亮靠筒身散热.小筒子小电流靠的是人体血液循环散热.
只要筒身设计不要有让LED闷烧的缺陷.其它的问题不大了.