如何判断LED灯具散热的好坏？

 灯具的颜值是外观、灯具的核心是芯片、灯具的灵魂是光学⋯⋯这内外兼修的节奏，似乎已经把灯具的整个生命透视了个彻底，but啊，现在雨季又来临了，举个应节的例子：如果说一个城市的下水道代表着这个城市的良心，那么，灯具的散热，就是灯具这颗容易被忽略的良心，无论颜值多高、核心多好、灵魂多高尚，遭遇了散热不良，等于良心坏掉全盘倾覆，是个一票否决的重要点。所以，灯具的散热系统是否优秀，不要太重要！
 
LED灯具区别于传统灯具，一般都有个很明显的标志：后面有散热片。并不是因为LED温度很高需要散热。恰恰相反，正是因为LED属于冷光源，芯片很“怕热”，才要做好散热，让他能稳妥工作。
 
1散热片几乎成为LED灯具的特征
图：散热片几乎成为LED灯具的特征。
 
2各种散热器件
图：各种散热器件。
 
3散热器
图：别以为散热器都是看不见的就没有颜值，工业设计可以说是设计美学的最高境界。 
 
LED热管理
 
4LED热量传导示意图
图：LED热量传导示意图。
 
热量的产生与走向，专业术语叫做“热管理”。如上图所示，LED芯片，是发出热量的源头，也是最怕高温的位置。我们需要把它发出的热量迅速传到基板，再传到散热器，再散发到外界，以保证芯片的温度不会过高。
 
以上的整个过程，就是一套“散热系统”，一般分为三大块：
 
①热的产生：LED芯片工作发热；
 
②热的传导：热量通过基板等中间路径到达散热器；
 
③热的散发：热量通过散热器散发到外界。
 
如何判断散热的优劣？
 
一款散热设计合理，制做精细的灯具，散热能力和功率有相应的对应关系。散热片的体积、重量决定了热量的储存能力，所以散热片一般都是个大坨坨。散热片的面积决定了最后的散发能力，为了加大面积，一般会做成各种柱、网、片等形状。
 
散热器在灯具的成本里占了很大一块。某些偷工减料的工厂为了节约成本，会以次充好、以小充大。那么问题来了：我们如何判断一个灯具的散热器做得好不好呢？
 
当然，最直接的方法是测量灯具工作时LED芯片的温度，专业术语叫做“结温”。管他怎么吹，结温控制在可接受的范围内，那就是做得好，反之就是偷工减料了。
 
但是，结温不是那么容易测量的，需要一连串的专业设备和方法，才能准确测量出灯具内部核心位置LED芯片的结温。有时，即使用专业设备，也只能从外部看到表象，无法深入测量。
 
5红外热成像仪
图：红外热成像仪，是常用的非接触式温度测量设备。
 
6专业成像仪
图：使用专业成像仪，也只能看到外部的温度，无法知道核心处的芯片结温。
 
我们一般的设计师、工程商，在选择灯具时，显然无法去测量结温。最土的方法是——用手摸……那么，模上去烫好？还是不烫好呢？
 
首先澄清一下：用手摸感触测试LED灯具温度，本身不具科学说服力，毕竟不同之人感知温度的敏感度有所差异。然而，当测试设备不在现场的情况下，用手摸也能粗略判断灯具温度的高低，前提是灯具温度要低于烫伤手的温度下使用。
 
手摸散热器不烫，不一定好
 
当LED灯具正常工作时，好的散热器必定温度较低，但温度较低的散热器未必就好。
7芯片热量不多
是不是有点绕？呵呵~ 我们先看看示意图：
 
图：芯片热量不多，传导良好，散热足够，手感温度不高。这是个好散热系统，唯一的“缺点”可能就是有点浪费材料，呵呵~
 
那为何手感温度低的散热器并不一定是好的散热器？问题主要出在热的传导环节，当热源产生的热量无法顺畅的传送到散片上时，热量积聚在热源附近，靠高温差传导热量到散热片上，故而手感温度不高。
 
8芯片
图：如果基板下面有杂质，没有和散热器良好接触，热量传不出来，集聚在芯片。外面摸不热，其实里面芯片早就高温啦！
 
手摸散热器很烫，肯定不好
 
如手摸散热器很烫，散热系统必定不好，要么散热器散热能力不足，存在小牛拉大车的可能；要么有效散热面积不够，使得热量无法快速的同环境空气进行热交换，导致灯具同空气以高温差进行散热，从而手感很烫。
 
9散热器体积或面积不足
图：散热器体积或面积不足，芯片的热量不能及时散发出去，就会造成手摸很烫。
 
有些散热器看上去很粗大，其实“有效散热面积”是不够的。一套散热系统，其中部分能够充分接触环境空气并且空气能迅速自由离开的散热片面积，才能称为“有效散热面积”。其它无法被空气自由充分接触面积的材料，充其量只能算是热容材料或热辐射面积。

“半小时照度法”测结温
 
既然我们没法直接测量结温，那有没有间接的方法可以得知结温呢？庆幸的是，一般 LED 结温升高，光通量会下降。那么，我们只要测量灯具照在同一个位置的照度变化，就可以反推出结温的变化了。
 
具体做法是：
 
1、选择一个不受外界光干扰的场所，最好是晚上，关掉其他灯。
 
2、冷态开灯，立即测量一个位置的照度，记下此时读数为“冷态照度”。
 
3、保持灯具和照度计位置不变，灯具持续工作。
 
4、半小时后，再读取此处的照度值，记下读数为“热态照度”。
 
5、如果两个数值相差不多（10~15%），则此灯具的散热系统基本良好。
 
6、如果两个数值相差很远（大于20%），则此灯具散热系统值得怀疑。
 
1间接测量结温变化
图：“半小时照度法”间接测量结温变化。
 
一般设计师或工程商都有照度计吧？什么？还没有？赶紧去买一个吧，又不贵，100多块钱的就能用了嘛！
 
只是具体照度会下降多大比例才是合理？这个要看具体 LED 芯片的规格性能，而无法简单的规定范围比例。
 
“半小时照度法”的适用范围
 
我们列举几个常用芯片的“光通量 vs 结温”变化曲线，可以从此曲线看出，光通量下降多少流明，可以间接得知结温上升到了多少摄氏度。
 
2OSRAM S5
图：OSRAM S5（3030）芯片，光通量比25℃时下降20%时，结温已超过120℃
 
3OSRAM S8
图：OSRAM S8（5050）芯片，光通量比25℃时下降20%时，结温已超过120℃
 
4OSRAM E5
图：OSRAM E5（5630）芯片，光通量比25℃时下降20%时，结温已超过140℃
 
5OSLON® SSL 80 White芯片
图：OSLON® SSL 80 White芯片，光通量比25℃下降15%时，结温已超过120℃
 
6Luminus Sensus Series
图：Luminus Sensus Series芯片，光通量比25℃下降15%时，结温已超过105℃
 
从上面几张图可以看出，如果半小时后的热态照度比冷态下降20%，基本上结温都已超过芯片的耐受范围。基本可以判断散热系统不合格了。
 
这是大多数的情况，那有没有特例呢？当然有，文章最后，举个反例，大家开心一下：
 
7OSLON Square 1-5W芯片
图：OSLON Square 1-5W芯片，结温从25℃升高到40℃时，光通量是逆天上升的！然后才开始下降，到120℃时，光通量下降约10%而已。所以，对这个芯片，用“半小时照度法”评估散热时，只能接受5~8%的变化哦！
 
判断LED灯具散热优劣小结
 
导热、散热对 LED 很重要
关键点是结温！
手摸不烫，不一定好
手摸很烫，肯定不好
建议用“半小时照度法”
允许变化范围要看芯片的温度曲线

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