LED照明产品的热设计与实战 9787111561163 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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何国安 著

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店铺： 韵读图书专营店

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111561163

商品编码：29658086940

包装：平装-胶订

出版时间：2017-05-01

图书基本信息
图书名称	LED照明产品的热设计与实战	作者	何国安
定价	49.00元	出版社	机械工业出版社
ISBN	9787111561163	出版日期	2017-05-01
字数		页码
版次	1	装帧	平装-胶订
开本	16开	商品重量	0.4Kg

内容简介

LED照明产品正在引发全球照明领域的一场革命，给现代社会生活带来了不可估量的影响。热设计作为LED照明产品开发的关键技术之一，发挥着至关重要的作用。良好的散热设计可以提高LED照明产品的性能及可靠性，大幅度节约能源。尤其是在LED照明产品标准缺失，热设计人才匮乏的当下，热设计专业知识可以整体提升LED照明产业的发展能力，促进产业发展并走向成熟。本书内容包括传热学基础、热设计基础、LED的热特性、LED照明产品种类及特点、LED照明产品的热设计、LED照明产品的热仿真、LED照明产品的热测试、LED照明产品热设计实例及失效性分析、LED照明产品常见问题解析等9章。意在给出系统、独特、实用，并且具有思想性和指导性的内容、理念、技术与方法，以供从事LED照明产品设计开发的技术人员学习和参考，也可供从事其他各种大功率电子产品热设计的相关人员参考。

作者简介

何国安，上海理工大学制冷与空调工程专业学士，浙江大学工程热物理专业硕士，研究方向为传热学及电子器件冷却。曾就职于富士康科技集团 CMMSG Server 研发部门，从事HP服务器的散热设计。2009年起先后在北京浪波尔光电股份有限公司，欧司朗照明（中国）有限公司从事LED照明产品的散热设计及技术研究。目前，任职于欧司朗光电半导体（中国）有限公司，负责LED照明产品的散热设计及技术支持。

目录

目录 序言 第 1 章 传热学基础 1 1.1 传热学概述 1 1.1.1 温度 1 1.1.2 热量 2 1.1.3 传热方式 3 1.2 导热 5 1.2.1 导热及导热定律 5 1.2.2 一维导热及通过平板的导热 7 1.2.3 导热设计 8 1.3 对流 10 1.3.1 流体流动的两种形态 10 1.3.2 热对流及对流传热 10 1.3.3 对流传热公式及表面传热系数 12 1.3.4 边界层 13 1.3.5 对流传热的强化 15 1.4 自然对流传热的实验关联式 15 1.4.1 自然对流传热概述 15 1.4.2 大空间自然对流传热的实验 关联式 16 1.4.3 有限空间自然对流传热的实验 关联式 19 1.5 热辐射 20 1.5.1 热辐射及物体表面的发射率 20 1.5.2 辐射传热的计算 22 1.5.3 辐射传热系数及复合传热系数 25 1.5.4 热辐射强化 26 1.6 热阻 27 1.6.1 热阻概述 27 1.6.2 热阻抗 28 1.6.3 接触热阻 29 1.6.4 扩散热阻 29 第 2 章 热设计基础 30 2.1 热设计概述 30 2.1.1 热设计的必要性 30 2.1.2 热设计的几个概念 31 2.1.3 热设计的层次 34 2.1.4 热设计的原则 35 2.1.5 热设计的思路 35 2.1.6 热设计的流程 36 2.2 常用的散热技术 38 2.2.1 空气冷却:自然对流冷却和强制 对流冷却 38 2.2.2 液体冷却:直接液体冷却和间接 液体冷却 38 2.2.3 射流冲击冷却 38 2.2.4 相变冷却 38 2.2.5 热管传热 39 2.2.6 微通道技术 41 2.2.7 制冷 41 2.2.8 复合冷却系统 42 2.3 散热新技术 43 2.3.1 液态金属冷却技术 43 2.3.2 离子风冷却技术 43 2.3.3 合成射流散热技术 44 2.3.4 旋转散热片技术 45 2.3.5 纳米散热技术 46 2.4 PCB的热设计 47 2.4.1 PCB选材 47 2.4.2 PCB布线 47 2.4.3 元器件的排布 47 2.5 散热片的设计 48 2.5.1 散热片的成型方式 48 2.5.2 肋片效率 52 2.5.3 散热片的设计参数 53 2.5.4 自然对流散热片的结构设计 54 2.5.5 强制对流散热片的结构设计 55 2.6 风扇 57 2.6.1 风扇的类型 57 2.6.2 风扇的轴承和叶片 58 2.6.3 风

编辑推荐

★是作者二十年来工作经验的积累； ★内容涉及了LED照明产品热设计的各个方面； ★给出具体的设计实例，以及设计讲解，讲述具体案例时，体现流程化、图示化、要点化和步骤化； ★是目前市场上真正面向热设计行业，直面产品，深入分析的折桂图书！！！

文摘

序言

LED照明产品的热设计与实战 ISBN: 9787111561163 目录 第一章 LED照明产品热设计概述 1.1 LED照明产品对热设计的需求 1.1.1 LED结温与性能的关系 1.1.2 LED结温对可靠性的影响 1.1.3 LED结温对寿命的影响 1.1.4 LED结温对光衰的影响 1.1.5 LED结温对光效的影响 1.1.6 LED结温对色温的影响 1.2 LED照明产品热设计的基本原理 1.2.1 热传导、热对流与热辐射 1.2.2 稳态与瞬态热分析 1.2.3 热阻概念 1.3 LED照明产品热设计面临的挑战 1.3.1 LED功率密度提升带来的散热压力 1.3.2 小型化、集成化设计带来的散热空间限制 1.3.3 高性能、长寿命要求对散热方案的严苛考验 1.3.4 严苛环境（高温、高湿、震动等）下的散热问题 1.3.5 成本控制与散热性能的平衡 1.4 LED照明产品热设计的关键环节 1.4.1 热源分析与功率估算 1.4.2 散热目标设定（结温、外壳温度等） 1.4.3 散热方案选择与设计 1.4.4 散热性能仿真与优化 1.4.5 散热组件选型与集成 1.4.6 热阻测试与验证 1.5 本书内容概述与阅读建议 第二章 LED芯片及其封装的热学特性 2.1 LED芯片结构与发热机制 2.1.1 PN结的发热 2.1.2 欧姆接触电阻的发热 2.1.3 衬底电阻的发热 2.1.4 驱动电路发热 2.2 LED芯片的结温与功率关系 2.2.1 芯片光电转换效率与量子效率 2.2.2 电压降与电流的关系 2.2.3 芯片功耗的计算 2.3 LED封装结构与热阻分析 2.3.1 封装材料的热学性能（导热率、比热容等） 2.3.2 封装结构对热阻的影响（基板、焊料、胶体等） 2.3.3 常见LED封装类型及其热学特性对比（SMD、COB、MCOB等） 2.4 COB（Chip on Board）封装的热设计要点 2.4.1 COB基板材料的选择（陶瓷、金属基板等） 2.4.2 COB芯片排列方式对散热的影响 2.4.3 COB封装的热阻路径分析 2.5 CSP（Chip Scale Package）封装的热设计要点 2.5.1 CSP封装的特点与优势 2.5.2 CSP封装的散热挑战 2.6 LED芯片和封装的热学参数获取方法 2.6.1 有限元分析（FEA）模拟 2.6.2 热电测试方法（Junction-to-Case Thermal Resistance） 2.6.3 热成像技术 第三章 LED驱动电路的热设计 3.1 LED驱动电路的发热源分析 3.1.1 开关电源的损耗（MOSFET、二极管、电感、电容等） 3.1.2 线性驱动的损耗（电阻、三极管等） 3.1.3 IC芯片自身的功耗 3.2 驱动电路对LED结温的影响 3.2.1 驱动效率与功耗的关系 3.2.2 驱动电路的散热对LED性能的间接影响 3.3 驱动电路的散热设计策略 3.3.1 选择高效率的驱动芯片 3.3.2 合理布局驱动元件，避免热叠加 3.3.3 选用低ESR的电容，减小损耗 3.3.4 适当的散热片或PCB散热设计 3.4 交流市电LED驱动的热设计 3.4.1 AC-DC-LED转换的热设计 3.4.2 隔离型与非隔离型驱动的热设计考量 3.5 DC-DC LED驱动的热设计 3.5.1 升压、降压、升降压驱动的热设计 3.6 恒流驱动设计中的热管理 3.7 智能驱动与热管理 第四章 LED照明产品散热技术与方法 4.1 被动散热技术 4.1.1 散热片（Heatsink）的设计与优化 4.1.1.1 散热片材料选择（铝、铜、石墨烯等） 4.1.1.2 散热片翅片设计（高度、间距、厚度、形状） 4.1.1.3 散热片表面处理（阳极氧化、电泳、喷涂等） 4.1.1.4 散热片与LED基板的连接方式（压接、焊接、导热胶等） 4.1.2 热管（Heat Pipe）的应用 4.1.2.1 热管的工作原理 4.1.2.2 热管在LED照明中的优势与劣势 4.1.2.3 热管在LED照明产品中的设计集成 4.1.3 均热板（Vapor Chamber）的应用 4.1.3.1 均热板的工作原理 4.1.3.2 均热板在LED照明中的应用场景 4.1.4 材料导热性增强技术 4.1.4.1 导热硅脂、导热垫片、导热胶的应用 4.1.4.2 金属基PCB（MCPCB）的应用 4.1.4.3 陶瓷基板的应用 4.1.4.4 相变材料（PCM）的应用 4.1.5 优化产品结构以利于散热 4.1.5.1 结构开孔设计 4.1.5.2 内部空气流通通道设计 4.1.5.3 表面积与体积比优化 4.2 主动散热技术 4.2.1 风扇（Fan）散热 4.2.1.1 风扇选型（尺寸、风量、风压、噪音） 4.2.1.2 风扇的安装与气流路径设计 4.2.1.3 风扇控制策略（智能调速） 4.2.2 涡轮风扇（Blower Fan）的应用 4.2.3 液冷散热（Liquid Cooling）的应用（主要用于大功率LED） 4.2.4 珀尔帖效应（Peltier Effect）制冷（特殊应用） 4.3 散热技术的选择与组合 4.3.1 根据LED功率、产品形态、成本、可靠性等因素综合考量 4.3.2 被动散热与主动散热的混合应用 第五章 LED照明产品热设计流程与方法 5.1 热设计的前期准备 5.1.1 明确产品性能指标（亮度、色温、显色指数、寿命等） 5.1.2 确定LED器件选型与配置（功率、数量、排列方式） 5.1.3 估算LED芯片和驱动电路的总功耗 5.1.4 设定结温和外壳温度的上限要求 5.1.5 确定产品的工作环境温度范围 5.2 热设计方案的初步构思 5.2.1 评估LED功率密度，初步判断所需散热等级 5.2.2 考虑产品结构限制，筛选适用的散热技术 5.2.3 初步选择散热组件（散热片、风扇、热管等） 5.3 热设计仿真分析 5.3.1 建立三维模型（CAD模型） 5.3.2 定义材料属性（导热率、比热容、密度等） 5.3.3 设定边界条件（环境温度、热源功率、对流换热系数、辐射率等） 5.3.4 选择合适的求解器和网格划分 5.3.5 进行稳态热分析，预测结温和外壳温度分布 5.3.6 进行瞬态热分析（如有必要），分析启动和关断过程的温度变化 5.3.7 分析流场，优化风扇和气流路径设计（CFD） 5.4 热设计方案的优化与迭代 5.4.1 分析仿真结果，识别温度热点 5.4.2 调整散热组件尺寸、形状、布局 5.4.3 优化材料选择与连接方式 5.4.4 改进产品结构设计，增强自然对流或强制风冷效果 5.4.5 重新进行仿真分析，直到满足设计要求 5.5 散热组件的选型与验证 5.5.1 根据仿真结果，精确选择供应商提供的标准或定制散热组件 5.5.2 散热组件的关键参数（热阻、尺寸、重量、成本等） 5.5.3 供应商技术支持与沟通 5.6 热原型测试与验证 5.6.1 制作热原型（Thermal Prototype） 5.6.2 搭建测试平台，模拟实际工作条件 5.6.3 使用热电偶、红外热像仪等设备测量温度 5.6.4 记录和分析测试数据，与仿真结果对比 5.6.5 发现设计缺陷，进行最终的修正 5.7 生产制造中的热设计考虑 5.7.1 散热组件的装配精度 5.7.2 导热材料的涂覆均匀性 5.7.3 生产工艺对散热性能的影响 第六章 LED照明产品可靠性与寿命的热影响 6.1 LED可靠性与温度的关系 6.1.1 早期失效、随机失效、损耗失效 6.1.2 温度对LED芯片材料性能的影响 6.1.3 温度对LED封装材料的影响（应力、形变、开裂） 6.1.4 温度对驱动电路元件寿命的影响（电容、半导体器件等） 6.2 LED寿命模型与温度 6.2.1 Arrhenius方程及其在LED寿命预测中的应用 6.2.2 提早加速寿命测试（HALT/HASS） 6.3 热应力（Thermal Stress）对LED的影响 6.3.1 热循环（Thermal Cycling） 6.3.2 温度梯度（Temperature Gradient） 6.4 确保LED照明产品长寿命的热设计策略 6.4.1 严格控制LED结温 6.4.2 优化热设计，减小温度梯度 6.4.3 选用高可靠性材料 6.4.4 进行充分的可靠性测试 6.5 功率降额（De-rating）与热设计 6.5.1 功率降额的原则与方法 6.5.2 功率降额与结温的关系 第七章 特定LED照明产品的热设计实例分析 7.1 LED筒灯/射灯的热设计 7.1.1 结构特点与散热挑战 7.1.2 常见的散热方案（一体化压铸、外加散热片） 7.1.3 仿真与实测案例分析 7.2 LED路灯的热设计 7.2.1 大功率、高亮度要求下的散热难题 7.2.2 模块化设计与散热 7.2.3 恶劣环境下的散热考量（风沙、雨水、高温） 7.2.4 翅片式散热片、热管、风扇等应用的分析 7.3 LED灯带/灯条的热设计 7.3.1 柔性与小型化带来的散热挑战 7.3.2 PCB基板的选择与散热 7.3.3 铝槽/型材的散热应用 7.4 LED工矿灯/庭院灯的热设计 7.4.1 高功率密度与长寿命要求 7.4.2 强制风冷与被动散热的结合 7.5 LED显示屏的热设计 7.5.1 像素密度高、发热量大的特点 7.5.2 逐点温控与整体散热 7.5.3 模组化设计与散热 7.6 LED汽车照明的热设计（前照灯、尾灯等） 7.6.1 紧凑空间下的高效散热 7.6.2 严格的可靠性与寿命要求 7.6.3 动载荷与震动对散热的影响 第八章 LED照明产品热设计的前沿技术与发展趋势 8.1 新型导热材料的应用 8.1.1 石墨烯及其衍生物 8.1.2 碳纳米管（CNT） 8.1.3 金刚石（Diamond） 8.1.4 金属有机框架（MOFs） 8.1.5 纳米流体 8.2 智能温控技术 8.2.1 基于温度传感器的闭环控制 8.2.2 基于AI算法的预测性温控 8.2.3 无线温控技术 8.3 微通道散热技术 8.3.1 在LED照明中的潜力 8.4 变相材料（PCM）在LED照明中的创新应用 8.5 纳米技术在散热领域的应用 8.6 绿色环保与可持续热设计 8.7 未来LED照明产品的散热挑战与机遇 附录 A. LED照明产品常用材料热学性能参数表 B. 常见LED驱动IC功耗估算参考 C. 热阻计算公式汇总 D. CFD仿真软件介绍与使用技巧 E. 热设计相关标准与规范 参考文献 前言 随着科技的飞速发展，LED照明技术凭借其卓越的节能性、长寿命、高效率以及多样的色彩表现力，已成为现代照明领域的主流。从日常家居照明到工业生产、城市亮化、交通信号，再到信息显示，LED照明产品已渗透到我们生活的方方面面。然而，LED器件在工作过程中会产生大量的热量，如果不能得到有效、及时的散热，将直接导致LED芯片结温升高，进而引发光衰加剧、色温漂移、寿命缩短，甚至器件损坏等一系列问题。因此，LED照明产品的热设计，即如何有效地管理和排出LED产生的热量，是确保产品性能、可靠性和使用寿命的关键环节。 本书旨在为LED照明产品的研发、设计、工程技术人员提供一本系统、实用、前沿的热设计指南。内容涵盖了LED照明产品热设计的理论基础、关键技术、设计流程、实例分析以及未来发展趋势。我们力求将复杂的理论知识与实际工程应用相结合，通过详细的原理讲解、丰富的设计方法和深入的案例分析，帮助读者全面掌握LED照明产品热设计的核心要义。 本书第一章从宏观角度出发，阐述了LED照明产品热设计的必要性、基本原理、面临的挑战以及关键环节，为读者构建起热设计的整体认知框架。 第二章深入探讨了LED芯片及其封装的热学特性，这是热设计的起点，理解了热源的本质，才能更有效地进行散热设计。 第三章聚焦于LED驱动电路的热设计，驱动电路作为LED照明产品的“心脏”，其产生的热量同样不容忽视，并会直接或间接影响LED器件的性能。 第四章详细介绍了LED照明产品中常用的被动散热和主动散热技术，以及各种散热组件的原理、特点和应用场景。 第五章则系统性地阐述了LED照明产品从概念设计到原型测试的完整热设计流程和方法，强调了仿真分析与实践验证相结合的重要性。 第六章从可靠性和寿命的角度，深入分析了温度对LED照明产品的影响，并提出了确保产品长寿命的热设计策略。 第七章通过对多种典型LED照明产品的热设计案例进行深入剖析，将理论知识落地，展示了不同应用场景下的热设计实践。 第八章展望了LED照明产品热设计的前沿技术与发展趋势，包括新型材料、智能温控等，帮助读者把握行业发展脉搏。 本书的编写团队汇集了在LED照明行业拥有丰富实践经验的专家和学者。在内容组织上，我们力求逻辑清晰、层次分明，语言力求通俗易懂，同时又不失专业性。我们希望本书能够成为LED照明从业者在热设计领域的得力助手，帮助他们设计出更优秀、更可靠、更具市场竞争力的LED照明产品。 无论您是初入LED照明设计领域的工程师，还是经验丰富的技术专家，本书都将为您提供宝贵的参考价值。我们衷心希望本书能够激发您的创新灵感，助力您在LED照明技术领域不断探索与突破。

评分☆☆☆☆☆

说实话，市面上很多声称“实战”的技术书籍，读起来往往更像是理论的重复阐述，缺乏实际动手操作的指导性。然而，这本书在这方面做得非常出色。它没有回避设计过程中最棘手的问题——那就是如何在保证性能的同时控制成本和体积。书中对于“小型化与高光效的矛盾调和”这一部分的论述，简直是直击痛点。作者详细对比了自然冷却与强制风冷的优劣，并给出了具体的风扇选型参数和寿命估算模型，这对于我们设计小型化、高集成度的室内照明产品至关重要。此外，书中对PCB板材的选取对热扩散的影响也做了详尽的分析，这往往是很多初级设计师忽略的关键环节。读完这些内容，我感觉自己对“热设计”不再是‘试试看’的态度，而是有了一套系统化、可量化的设计流程和判断标准。

评分☆☆☆☆☆

作为一个资深硬件工程师，我接触过不少关于电子设备热设计的书籍，但大多要么过于偏重仿真软件的使用技巧，要么就是停留在基础的热阻计算层面，真正能深入到材料选择和制造工艺环节的很少。这本书的独到之处在于，它非常细致地剖析了从LED芯片级封装到最终灯具结构之间的热流路径，并且毫不避讳地讨论了供应链中常见的热界面材料（TIMs）的性能局限性。书中关于“热沉与热管在异形散热结构中的应用”的章节，让我对一些高功率密度产品的设计思路豁然开朗。我甚至根据书中的建议，重新审视了我们正在使用的某个压铸件的壁厚设计，发现确实存在热量积聚的风险点。这种由内而外，层层递进的分析方法，使得这本书不仅仅是一本工具书，更像是一位经验丰富的散热专家在你身边的导师，随时指导你避开那些隐藏的陷阱。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和插图质量令人印象深刻，这在技术书籍中并不常见。清晰的流程图、详细的结构剖面图，以及那些展示热成像效果的图片，极大地降低了理解复杂热力学概念的难度。特别是关于“LED封装的可靠性测试与失效分析”那一节，作者没有用晦涩的术语来掩盖问题，而是通过直观的图表展示了不同热冲击曲线对焊点和芯片的影响，这对于质量控制部门的同事来说也是一份极好的参考资料。我个人最欣赏的是，作者在全书最后总结了如何将热设计思维融入到整个产品开发流程中，从概念设计阶段就预埋散热策略，而不是事后补救。这本书的价值在于，它提供了一个完整的、闭环的知识体系，让读者能够真正做到从容应对各种复杂的LED照明散热挑战，极力推荐给所有从事照明产品研发的相关人员。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计非常抓人眼球，那种深邃的蓝色背景和明亮的LED光晕图案，一下子就让人联想到专业和前沿。我本来只是想找本关于LED驱动电源的书来充实一下自己的知识库，没想到随手翻开这本《LED照明产品的热设计与实战》，立刻被它详实的内容和清晰的逻辑结构给吸引住了。尤其是开篇对热传导、热对流和热辐射这三大热学基本原理在LED应用中的具体体现的阐述，简直是教科书级别的剖析，非常到位。作者没有停留在理论的表面，而是深入到材料的导热系数、封装结构的热阻路径分析，这些细节对于我们一线工程师来说太重要了。我记得有一次我们一个户外照明项目就因为散热设计不到位导致光衰严重，当时真是束手无策，如果早点看到书中关于“结温控制与长期可靠性”那一章节，或许就能少走很多弯路。这本书的深度和广度都超出了我的预期，它不仅仅是在讲“怎么做”，更是在解释“为什么这么做”，这种探究事物本质的精神，是很多市面上浮躁的技术书籍所欠缺的。

评分☆☆☆☆☆

我是一位经验尚浅的产品经理，此前对LED的热管理知识点总是感觉一知半解，很多技术名词听起来很专业，但一到实际选型和成本评估阶段就犯怵。这本书的“实战”二字确实名副其实。它没有过度堆砌复杂的偏微分方程，而是用大量的工程实例和案例分析来佐证每一个设计原则。比如，书中对不同散热器（如铝合金压铸、CNC加工、拉翅散热）的成本效益比进行的量化对比，以及在不同应用场景（如筒灯、面板灯、路灯）下的适用性分析，对我制定产品规格非常有指导意义。我尤其欣赏作者在讨论“可靠性与寿命预测”时引入的加速老化测试标准和数据解读方法，这直接关系到我们对客户的质保承诺。这本书的学习曲线非常平滑，即使是像我这样需要跨界理解热力学概念的人，也能通过书中丰富的图示和步骤拆解，快速掌握核心要点，真正实现了理论到实践的无缝对接。