功率1WLED需要20平方厘米的散热面积公式计算

admin

一般容许室温25℃时温升60℃，即85℃。

对流散热方程：

Q=h·A·△T公式变换：

A=Q/(h·△T)

对于Q=1W热量，有如下计算式：

A=1/(5×60)=0.0033平方米=33平方厘米   [自然对流时，对流换热系数h]考虑到辐射散热，一般经验值可取5平方厘米/瓦*℃。

目前单颗1W的LED发热量约65%，即0.65w的热量需要33*0.65=21.4平方厘米，考虑到辐射散热，

那么：所需的散热面积约：20平方厘米/1W的LED。

当然，这只是经验值，误差较大，具体的还是需要用热流软件来分析。

fdsadfdsid

lovechina963 发表于 2016-2-28 20:35
对于压铸铝散热器来说，这种面积比例是远远不够的。冷煅和型材铝散热器可以。 ...

仅仅理论计算，可以看看温升为35℃时需要：40平方厘米/1W的LED，如下：一般容许室温25℃时温升35℃，即60℃。
对流散热方程：Q=h·A·△T
公式变换：A=Q/(h·△T)
对于1W热量，有如下计算式：
A=1/(5×35)=0.0057平方米=57平方厘米
[自然对流时，h的典型值为5W/（m2*℃）]
考虑到辐射散热，一般经验值可取50平方厘米/瓦。
单颗1W（VF=3.3V、IF=300mA）的LED发热量约80%，那么：
所需的散热面积约：40平方厘米/1W的LED。

fdsadfdsid

rios 发表于 2016-3-1 09:19
假設在密閉空間、環境溫度50℃下，溫升25℃時，1W理論所需的散熱面積是多少？ ...

理论计算公式，如上所示，只要知道对流换热系数就可以直接代入进行计算了。

这个问题主要怎么确定对流换热系数：都至少要考虑下面几个因素：

1 对流运动成因和流动状态；
2 流体物理性质(随种类、温度和压力而变化)
3 传热表面的形状、尺寸和相对应的位置；
4 流体有无相变 (气态与液态之间的转化)；

所以对流换热是一个受许多因素影响且其强度变化幅度又很大的复杂过程。

回到问题，你说的密闭空间，环温50℃，温升为25℃，如果密闭空间足够大，则A散热器稳定时，密闭空间的温度与环温都是50℃；如果密闭空不够大，则A散热器稳定时，密闭空间的温度大于环境温度50℃，从而散热器的温度会大于75℃。

下面开始说怎么计算对流换热？

传热学中大平板的对流换热系数计算采用h=Nu.K/L,  K-固体表面的热传导率，L-固体的几何特征参数，Nu-努塞尔数，h—全局对流换热系数；

固有式计算：h=(K/L)*C0*(Gr*Pr),
式中，
K为气体的导热系数，
Tg为气体的温度，
Tf为与气体接触的表面的温度。
A是换热面积
k是传热系数，
L是几何尺寸，
Gr是格拉晓夫数，
Pr是普朗特数，
C0是一个实验常数
努塞尔(Nusselt)数的定义为：Nu=h*L/K,其中h为对流换热系数,K为导热系数,L为特征长度,Nu的物理意义为是表示对流换热强烈程度的一个准数,又表示流体层流底层的导热阻力与对流传热阻力的比例。

普朗特(Prandtl)准数,Pr=u*Cp/K,其中u为气体动力粘度,Cp为气体比热,K为导热系数,Pr的物理意义是反映流体物理性质对对流换热影响的准数.表示运动粘度与导热系数的比值,表明流体动量和热量传递能力的相对大小,还表明了温度场与速度场之间的相似程度.

葛拉晓夫(Grashoof)准数,Gr=r^2*b*g*L^3*T/u^2,其中r为气体密度,b为气体膨胀系数,L为特征长度,T为温度,u为气体动力粘度,Gr反映由于流体各部分温度不同而引起的浮升力与粘性力的相对关系.
还有傅立叶准数Fo=a*t/L^2,表明传热现象的不稳定程度.

总结下，恒温50℃(要密闭空间很大或者有其他温度控制装置)，是影响散出的会散热过程中空气粘度，膨胀系数等的因数，与恒温为25℃时是肯定不一样的，由于根据对流换热计算公式计算，需要的参数很多，一般大家估计常温25℃估算成5-10平方厘米/瓦*℃，你说变成50℃，我确实无法计算。因为其他的影响参数也变化了。但是我们可以借助软件来计算：下面是一个仿真结构，与实际测量(25℃环温时，稳定后LED的Ts温度误差为3℃以内)

但是我可以根据自己的经验仿真给你一个参考值：是根据自己散热器环温设置为50℃时，密闭空间大小为：200mm*200mm*350mm；考虑辐射了，仿真的结果，环温50℃,热源6W，稳定时LED平均温度86℃，散热器(压铸)表面积22000平方毫米，算出来1w的热量需要36.7平方厘米，你可以参考下。

lovechina963

对于压铸铝散热器来说，这种面积比例是远远不够的。冷煅和型材铝散热器可以。

cangge008

PCI抑制相变散热器 100W/0.35㎡，重量比压铸铝轻3-6倍。

rios

fdsadfdsid 发表于 2016-2-28 20:52
一般不同的灯具的使用环境不一样,也就是说他的环境温度和空气对流以及寿命不同(间接反应LED结温不同);在热 ...

假設在密閉空間、環境溫度50℃下，溫升25℃時，1W理論所需的散熱面積是多少？

fdsadfdsid

一般不同的灯具的使用环境不一样,也就是说他的环境温度和空气对流以及寿命不同(间接反应LED结温不同);在热稳态的情况下大部分LED灯具用40平方厘米/W是时理论值(温升为35℃时)；

但是如果考虑了，使用寿命/后期外界环境比如灰尘/空气对流等，40平方厘米/W是时理论值是不够的，
       希望大家在贴出散热面积时后能够顺便指出使用环境和寿命，大家共同努力获得各种约束条件下的最少散热面积。

lovechina963

fdsadfdsid 发表于 2016-2-28 20:42
仅仅理论计算，可以看看温升为35℃时时需要：40平方厘米/1W的LED，如下：一般容许室温25℃时温升35℃，即60 ...

非常感谢