文档介绍：第卷第期上海第二工业大学学报、,..
年月.
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大功率白光应用中的辐射散热技术研究
吴中林,徐华斌, 占美琼
上海第二工业大学理学院,上海
摘要:大功率白光热问题的解决是保障其正常工作的重要条件。研究了室内半导体照明中的辐射散热技术,
分析了不同发射率表面的辐射能力随温度变化的关系。结果表明,在没有对流散热的情况下,室内白光吸顶
灯可通过辐射的方法进行散热。辐射成为半导体照明灯具散热的一个不可忽视的有效途径。
关键词:白光;;照明:散热:辐射
中图分类号:. 文献标志码:
引言
半导体技术已经改变了世界,而半导体照明技术将再一次改变我们的世界。随着基蓝光芯片
生长技术的飞跃发展,大功率白光的发光效率从本世纪初的/ 迅速提升到目前的以上,
而实验室更是高达/,其发光效率超过了所有的传统白光光源。这种新型的固态照明光源正在逐步
取代现有的白炽灯、荧光灯及高压气体放电灯,成为世纪可以进入普通照明领域的首选光源。然而,大
功率半导体光源属于电流注入型的半导体发光器件,在发光的同时也产生热量。随着结温的升高,芯片内
部载流子的有效复合几率下降,导致发光效率下降,同时荧光粉也会因芯片温度升高而加速老化,光衰加
重。研究表明,当温度超过一定值时,器件的失效率将呈指数规律攀升,当结温超过一定的界限一般是
℃时,甚至会造成芯片的永久性损坏。如何有效地把芯片发出的热及时导出并散发出去,成为大功率
光源能否正常工作的关键问题。大功率灯具一般采用由铝合金拉制成的齿条状的散热器,在有
空气流动的环境下具有良好的散热效果,但如果把这种散热器用在室内吸顶灯里,传导和对流散热则
无法进行【】。因此,应重新设计在这种环境下工作的灯具散热器,依靠辐射方式进行散热。
辐射散热的基本原理
物体通过电磁波来传递热的方式称为辐射。自然界中各种物体都在不停地向其周围空间发出热辐射,
同时也在吸收其他物体发来的热辐射,当发射和吸收的热量不相等时就形成了物体间的辐射传热。
实际物体的辐射能力都小于同温度下的黑体,它们辐射的热量遵循斯忒藩一波尔兹曼定律的经验公式【:

式中:为辐射物体的表面积;盯为斯忒藩一波尔兹曼常数,/;为物体的热力学温
度;为物体的发射率,它的值小于,与物体的种类及其表面状态有关。散热器在向周围辐射热量的同时
也吸收周围环境物体对自己的辐射且吸收的辐射热也符合式,因此,散热器通过辐射方式散发的热量为
一
式中为散热器表面的温度, 为环境温度。
收稿日期:——;修回日期:—
作者简介:吴中林一,男,江苏东台人,副教授,博士,主要从事高功率光纤激光和半导体照明方面的技术研究
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基金项目:上海市教委创新项目资助.
第期. 吴中林,徐华斌,占美琼:大功率白光应用中的辐射散热技术研究
辐射散热方法在大功率照明中的作用分析
. 材料及其表面特·陛对散热量的影响
根据斯忒藩一波尔兹曼定律,物体表面的散热量与它的发射率成正比例关系,而不同的物体具有不同的
发射率。一般来讲,非金属的发射率比金属的发射率高;粗糙的表面发射率比光滑的表面高;氧化物表面
的发射率比纯金属表面高;深色的表面发射率比浅色