LED照明産品的熱設計與實戰 機械工業齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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何國安 著

圖書標籤:

• LED照明
• 熱設計
• 散熱技術
• 電子工程
• 機械設計
• 實戰案例
• 照明工程
• 電源設計
• 可靠性設計
• 機械工業齣版社

店鋪： 北京群洲文化專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111561163

商品編碼：29482069751

包裝：平裝-膠訂

齣版時間：2017-05-01

基本信息

書名：LED照明産品的熱設計與實戰

定價：49.00元

作者：何國安

齣版社：機械工業齣版社

齣版日期：2017-05-01

ISBN：9787111561163

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝-膠訂

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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★是作者二十年來工作經驗的積纍；
★內容涉及瞭LED照明産品熱設計的各個方麵；
★給齣具體的設計實例，以及設計講解，講述具體案例時，體現流程化、圖示化、要點化和步驟化；
★是目前市場上真正麵嚮熱設計行業，直麵産品，深入分析的摺桂圖書！！！

內容提要

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LED照明産品正在引發全球照明領域的一場革命，給現代社會生活帶來瞭不可估量的影響。熱設計作為LED照明産品開發的關鍵技術之一，發揮著至關重要的作用。良好的散熱設計可以提高LED照明産品的性能及可靠性，大幅度節約能源。尤其是在LED照明産品標準缺失，熱設計人纔匱乏的當下，熱設計專業知識可以整體提升LED照明産業的發展能力，促進産業發展並走嚮成熟。本書內容包括傳熱學基礎、熱設計基礎、LED的熱特性、LED照明産品種類及特點、LED照明産品的熱設計、LED照明産品的熱仿真、LED照明産品的熱測試、LED照明産品熱設計實例及失效性分析、LED照明産品常見問題解析等9章。意在給齣係統、獨特、實用，並且具有思想性和指導性的內容、理念、技術與方法，以供從事LED照明産品設計開發的技術人員學習和參考，也可供從事其他各種大功率電子産品熱設計的相關人員參考。

目錄

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目錄
序言
第 1 章 傳熱學基礎 1
1.1 傳熱學概述 1
1.1.1 溫度 1
1.1.2 熱量 2
1.1.3 傳熱方式 3
1.2 導熱 5
1.2.1 導熱及導熱定律 5
1.2.2 一維導熱及通過平闆的導熱 7
1.2.3 導熱設計 8
1.3 對流 10
1.3.1 流體流動的兩種形態 10
1.3.2 熱對流及對流傳熱 10
1.3.3 對流傳熱公式及錶麵傳熱係數 12
1.3.4 邊界層 13
1.3.5 對流傳熱的強化 15
1.4 自然對流傳熱的實驗關聯式 15
1.4.1 自然對流傳熱概述 15
1.4.2 大空間自然對流傳熱的實驗 關聯式 16
1.4.3 有限空間自然對流傳熱的實驗 關聯式 19
1.5 熱輻射 20
1.5.1 熱輻射及物體錶麵的發射率 20
1.5.2 輻射傳熱的計算 22
1.5.3 輻射傳熱係數及復閤傳熱係數 25
1.5.4 熱輻射強化 26
1.6 熱阻 27
1.6.1 熱阻概述 27
1.6.2 熱阻抗 28
1.6.3 接觸熱阻 29
1.6.4 擴散熱阻 29
第 2 章 熱設計基礎 30
2.1 熱設計概述 30
2.1.1 熱設計的必要性 30
2.1.2 熱設計的幾個概念 31
2.1.3 熱設計的層次 34
2.1.4 熱設計的原則 35
2.1.5 熱設計的思路 35
2.1.6 熱設計的流程 36
2.2 常用的散熱技術 38
2.2.1 空氣冷卻:自然對流冷卻和強製 對流冷卻 38
2.2.2 液體冷卻:直接液體冷卻和間接 液體冷卻 38
2.2.3 射流衝擊冷卻 38
2.2.4 相變冷卻 38
2.2.5 熱管傳熱 39
2.2.6 微通道技術 41
2.2.7 製冷 41
2.2.8 復閤冷卻係統 42
2.3 散熱新技術 43
2.3.1 液態金屬冷卻技術 43
2.3.2 離子風冷卻技術 43
2.3.3 閤成射流散熱技術 44
2.3.4 鏇轉散熱片技術 45
2.3.5 納米散熱技術 46
2.4 PCB的熱設計 47
2.4.1 PCB選材 47
2.4.2 PCB布綫 47
2.4.3 元器件的排布 47
2.5 散熱片的設計 48
2.5.1 散熱片的成型方式 48
2.5.2 肋片效率 52
2.5.3 散熱片的設計參數 53
2.5.4 自然對流散熱片的結構設計 54
2.5.5 強製對流散熱片的結構設計 55
2.6 風扇 57
2.6.1 風扇的類型 57
2.6.2 風扇的軸承和葉片 58
2.6.3 風

作者介紹

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何國安，上海理工大學製冷與空調工程專業學士，浙江大學工程熱物理專業碩士，研究方嚮為傳熱學及電子器件冷卻。曾就職於富士康科技集團 CMMSG Server 研發部門，從事HP服務器的散熱設計。2009年起先後在北京浪波爾光電股份有限公司，歐司朗照明（中國）有限公司從事LED照明産品的散熱設計及技術研究。目前，任職於歐司朗光電半導體（中國）有限公司，負責LED照明産品的散熱設計及技術支持。

文摘

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序言

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光影流轉，熱量掌控：解析LED照明的溫度奧秘 在現代社會，LED照明已成為主流，其高效、節能、長壽命的特性深刻地改變瞭我們的生活和工作環境。然而，在這些光鮮亮麗的背後，隱藏著一個至關重要的技術挑戰——散熱。LED芯片在工作時會産生大量的熱量，如果得不到有效控製，不僅會顯著縮短其使用壽命，降低發光效率，甚至可能導緻器件損壞，引發安全隱患。因此，如何科學、有效地進行LED照明産品的熱設計，已經成為衡量産品品質和市場競爭力的關鍵要素。 本書並非直接探討“LED照明産品的熱設計與實戰”這一具體書名所涵蓋的全部內容，而是將目光投嚮LED照明領域更廣泛的，從材料科學基礎到應用工程的宏大圖景，緻力於為讀者構建一個全麵、深入的理解框架。我們相信，隻有深入理解LED發光原理、材料特性以及不同應用場景下的熱量傳遞機製，纔能真正掌握LED照明産品的熱設計精髓，並將其轉化為實際的創新産品。 第一章：LED的誕生與發光原理的深層解析 要理解LED的熱管理，首先必須從其核心——半導體發光二極管的物理原理說起。本章將帶領讀者穿越微觀世界，探究PN結的形成，以及電子-空穴復閤時能量如何轉化為光子的奧秘。我們將詳細闡述材料摻雜對電子能帶結構的影響，以及不同半導體材料（如GaN、AlGaInP等）在發光波長、效率上的差異。更重要的是，我們將深入探討LED發光過程中伴隨的能量損失，特彆是非輻射復閤和聲子散射所産生的熱量，這為理解散熱的必要性奠定堅實的理論基礎。讀者將瞭解到，LED的“熱”並非偶然，而是其發光機製的內在産物。 第二章：材料科學的基石：LED發光材料與散熱材料的性能考量 LED的性能，尤其是其熱性能，與所使用的材料息息相關。本章將聚焦於構成LED器件的關鍵材料，包括襯底材料（如藍寶石、碳化矽）、外延層材料（如氮化鎵係列）以及封裝材料。我們將分析不同材料的導熱係數、熱膨脹係數、光熱轉換效率等關鍵參數，以及它們如何影響LED的整體散熱性能和長期穩定性。 同時，我們將重點介紹用於LED散熱的各類材料。從傳統的鋁、銅閤金，到新興的石墨烯、金剛石、陶瓷等高性能導熱材料，我們將逐一剖析它們的物理特性、製造工藝、成本效益以及在LED散熱器設計中的應用潛力。讀者將瞭解，選擇閤適的散熱材料是實現高效散熱的第一步，它直接決定瞭熱量能否快速、有效地從LED芯片導齣。 第三章：熱量傳遞的物理學：傳導、對流與輻射的綜閤分析 熱量在LED照明産品中的傳遞，遵循熱力學三大基本定律：傳導、對流和輻射。本章將從物理學的角度，深入剖析這三種傳熱方式在LED熱設計中的作用。 熱傳導（Conduction）：我們將詳細解析熱量在固體材料（如LED芯片、基闆、散熱器）中的傳遞過程，以及導熱係數、接觸熱阻等關鍵因素的影響。讀者將學習如何通過優化材料選擇和接觸設計來提高熱傳導效率。 熱對流（Convection）：對於依靠空氣或液體作為散熱介質的LED照明産品，對流傳熱至關重要。本章將區分自然對流和強製對流，探討流體動力學參數（如流速、通道設計）對散熱效果的影響。我們將分析不同散熱器構型（如鰭片、針狀散熱器）如何通過增加對流換熱錶麵積來提升散熱能力。 熱輻射（Radiation）：雖然在LED照明産品中，輻射傳熱通常不是主要散熱方式，但在某些特定應用（如高溫環境下的戶外照明）中也不容忽視。本章將探討物體錶麵發射率、溫度等因素對輻射傳熱的影響，以及如何通過錶麵處理（如陽極氧化、噴塗）來改變輻射特性。 通過對這三種傳熱方式的深入理解，讀者將能夠更準確地預測LED照明産品的溫度分布，並為後續的設計優化提供理論指導。 第四章：LED照明産品的熱量産生機製與評估方法 LED照明産品並非單一的LED芯片，而是包含驅動電路、光學組件、結構件等多重元素的復雜係統。本章將全麵梳理LED照明産品中熱量的主要來源。除瞭LED芯片本身的發熱，驅動電路中的功率器件（如MOSFET、二極管）以及電阻元件也會産生不可忽視的熱量。光學透鏡和反射杯在光路傳輸過程中也可能存在一定的吸收損耗，轉化為熱量。 為瞭有效管理這些熱量，精確的評估方法至關重要。本章將介紹多種LED照明産品熱性能的評估技術，包括： 紅外熱成像技術（Infrared Thermography）：利用紅外相機無接觸地探測物體錶麵的溫度分布，直觀地發現熱點區域，是進行熱設計驗證和故障診斷的有力工具。 數值模擬仿真（Numerical Simulation）：基於有限元分析（FEA）或計算流體動力學（CFD）等方法，在設計階段對LED照明産品的溫度場進行預測和優化，可以顯著縮短研發周期，降低試錯成本。 實驗測試方法（Experimental Testing）：通過搭建實驗平颱，在不同工作條件下（如環境溫度、電流密度）對LED照明産品的實際溫度進行測量，為仿真結果提供驗證，並評估産品的可靠性。 第五章：散熱器設計的基礎理論與實踐指導 散熱器是LED照明産品中承擔散熱任務的核心部件。本章將係統闡述散熱器的設計原理和實踐方法。 散熱器類型與構型：我們將介紹不同類型的散熱器，如擠壓式散熱器、壓鑄式散熱器、車削式散熱器、摺彎式散熱器以及針狀散熱器等，並分析它們各自的優缺點、適用範圍和製造工藝。 散熱器性能評估參數：讀者將學習如何通過熱阻（Thermal Resistance）這一關鍵參數來衡量散熱器的散熱效率。我們將解釋總熱阻、傳導熱阻、對流熱阻等概念，並介紹計算和估算熱阻的方法。 設計優化策略：本章將提供一係列優化散熱器設計的實用策略，包括： 增大換熱錶麵積：通過設計閤理的鰭片形狀、密度和高度來最大化與空氣的接觸麵積。 優化空氣流道設計：確保空氣能夠順暢地通過散熱器，避免形成熱量積聚區。 考慮材料選擇和錶麵處理：根據具體應用選擇導熱性能優良的材料，並進行錶麵處理以提高輻射和對流換熱效率。 結構集成設計：將散熱器與LED模塊、驅動電路等部件進行有效集成，減少熱傳遞路徑和接觸熱阻。 第六章：驅動電路的散熱考量與設計 LED的驅動電路是保障其穩定工作的關鍵，但同時也是一個重要的熱源。本章將聚焦於驅動電路的散熱設計。 驅動電路的組成與發熱點分析：我們將分析常見的LED驅動電路拓撲（如降壓、升壓、反激等），識彆其中容易産生熱量的關鍵元器件，如功率MOSFET、電感、電容、二極管等。 驅動電路的散熱設計策略： 器件選型與布局優化：選擇低損耗、高效率的功率器件，並閤理布局，避免器件之間相互加熱。 PCB闆設計：利用PCB闆的銅箔作為散熱路徑，設計足夠寬的走綫和接地層，並閤理布置散熱孔。 被動散熱與主動散熱：根據發熱量大小，考慮使用散熱片、風扇等主動散熱方式。 驅動電路與LED模塊的集成散熱：將驅動電路的散熱需求與LED模塊的散熱係統進行協同設計，實現整體最優。 第七章：LED照明産品的可靠性與壽命評估的熱力學視角 LED照明産品的可靠性和壽命是用戶最為關心的指標之一。本章將從熱力學的角度，深入探討溫度對LED壽命的影響。 溫度與LED器件加速老化：我們將分析高溫如何加速LED芯片的退化過程，如亮度衰減、色溫漂移、甚至器件失效。 Arrhenius方程與壽命預測：介紹Arrhenius方程在LED壽命預測中的應用，解釋溫度、激活能等參數如何影響LED的壽命。 熱應力與機械失效：當LED照明産品在溫度變化劇烈或存在溫差較大的環境中工作時，材料的熱膨脹差異會産生熱應力，可能導緻封裝開裂、焊點斷裂等機械失效。本章將探討如何通過材料選擇和結構設計來緩解熱應力的影響。 可靠性測試與加速壽命試驗：介紹LED照明産品在不同溫度、濕度、電壓等條件下的可靠性測試方法，以及如何通過加速壽命試驗來快速評估産品的長期可靠性。 第八章：典型LED照明産品的熱設計案例分析 理論聯係實際，本章將通過分析不同類型的LED照明産品的熱設計案例，幫助讀者更好地理解前麵所學的知識。我們將選取諸如LED筒燈、LED路燈、LED顯示屏、LED植物生長燈等典型産品，從以下幾個方麵進行深入剖析： 産品結構與工作環境分析：詳細介紹産品的結構特點、工作原理以及所處的典型工作環境。 主要發熱點識彆與熱量評估：分析産品中主要的散熱“瓶頸”，並估算各部分的平均和峰值發熱量。 散熱器設計方案與仿真驗證：介紹所采用的散熱器類型、構型、材料選擇，以及通過仿真軟件進行的性能驗證。 驅動電路散熱與整體集成設計：分析驅動電路的散熱處理方式，以及LED模塊與驅動電路之間的熱集成設計。 實際測試結果與性能評估：展示産品的實際溫度測試數據，並對其散熱性能和可靠性進行評估。 通過這些具體的案例分析，讀者將能夠清晰地看到理論知識如何在實際産品設計中得到應用，並從中學習到成功的經驗和關鍵的設計思路。 第九章：LED照明行業的發展趨勢與未來展望 最後，本章將目光投嚮LED照明行業更廣闊的未來。我們將探討在日益嚴峻的能效要求和技術進步的驅動下，LED照明産品的熱設計將麵臨哪些新的挑戰和機遇。 更高功率密度與更小體積：未來LED照明産品將朝著更高功率密度、更小體積的方嚮發展，這將對散熱設計提齣更高的要求。 智能化與主動散熱：隨著物聯網和傳感器技術的發展，LED照明産品將可能集成更多智能化功能，例如根據環境溫度自動調節亮度和散熱方式。 新型散熱技術與材料的探索：例如液冷技術、相變材料、微通道散熱器等在LED照明領域的應用前景。 可持續性與環保設計：在材料選擇、製造工藝和産品生命周期等方麵，將更加注重環保和可持續性。 本書旨在為廣大LED照明産品的研發工程師、設計師、技術愛好者以及相關專業的學生提供一個全麵、深入的學習平颱。我們希望通過對LED照明産品熱設計的深入剖析，幫助讀者更好地理解LED技術的核心，掌握解決實際問題的關鍵方法，最終創造齣更高效、更可靠、更具創新性的LED照明産品，點亮更美好的未來。

評分☆☆☆☆☆

作為一名LED照明行業的研究人員，我一直在關注該領域的最新技術進展，特彆是關於提高LED光效和延長壽命的關鍵技術。在接觸到《LED照明産品的熱設計與實戰》這本書後，我為其在熱管理方麵的深入探討感到驚喜。書中不僅涵蓋瞭基礎的熱力學原理，更重要的是，它將這些原理與LED照明産品的實際應用緊密結閤，深入分析瞭不同設計參數對熱性能的影響。我特彆欣賞書中關於LED器件結溫與光衰、色溫漂移之間關係的詳細論述，以及作者提齣的多種降低結溫的設計策略，例如優化LED封裝結構、采用高效導熱材料、改善散熱器設計等。書中對熱模擬軟件的應用指導，也為我提供瞭新的研究思路和方法，能夠更精確地預測和優化産品性能。這本書為我們這些研究者提供瞭一個紮實的基礎平颱，也啓發瞭我在新材料、新工藝在LED熱管理方麵的創新應用。它不僅僅是一本教科書，更是一份關於如何將理論轉化為實際高性能産品的寶貴指南。

評分☆☆☆☆☆

我是一位LED燈具製造廠的工藝工程師，長期以來，LED燈具在生産和使用過程中遇到的散熱問題一直是我們頭疼的根源。産品返修率高、壽命達不到預期，這些都與不閤理的散熱設計息息相關。直到我讀到《LED照明産品的熱設計與實戰》，纔真正感覺像是找到瞭“救星”。這本書的價值在於它不僅僅停留在理論層麵，而是非常務實地給齣瞭“實戰”的解決方案。作者以豐富的行業經驗，針對我們在實際生産中可能遇到的各種問題，提供瞭具體可行的建議。比如，書中關於如何選擇閤適的導熱材料，不同材料的導熱係數、耐熱性、成本等對比分析，以及在實際裝配過程中需要注意的細節，都非常有指導意義。還有關於燈具結構設計如何影響散熱效果的分析，例如翅片的高度、疏密、形狀等，都有詳細的說明和圖例。我甚至可以根據書中提供的設計流程，來優化我們現有的産品綫，減少不必要的研發成本和試錯時間。這本書對於我們一綫工程師來說，絕對是一本不可多得的“工具書”，能夠幫助我們更高效、更準確地解決LED産品的熱設計難題。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對智能傢居和節能環保領域頗感興趣的普通消費者，雖然我不是專業的技術人員，但每次購買LED燈具時，總會擔心它的亮度和壽命問題，也越來越關注它的能耗。《LED照明産品的熱設計與實戰》這本書，雖然題目聽起來很專業，但我發現它其實也提供瞭很多讓我能夠理解和參考的知識。書中通過生動的案例，讓我明白瞭為什麼有些LED燈具會“發熱”嚴重，為什麼有些燈會用著用著就“不亮瞭”或者“顔色變瞭”。作者用通俗易懂的語言解釋瞭熱量對LED的影響，以及設計師們是如何通過一些巧妙的設計來讓燈具“散熱”更好，從而更“長壽”和“節能”。雖然我可能不會親自動手設計，但這本書讓我對LED照明産品的品質有瞭更深的認識，也能在選購時，更有針對性地去瞭解産品的設計理念，比如是否注重散熱，是否有相關的技術認證等。它讓我從一個被動的消費者，變成瞭一個能夠理解並欣賞高質量LED産品背後技術含量的“懂行人”，這對於我來說，也是一種很有價值的知識獲取。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是打開瞭我對LED照明産品設計的全新視角！作為一名在照明行業摸爬滾打瞭多年的工程師，我一直覺得LED照明産品的“熱”問題是技術難題中的“硬骨頭”。市麵上關於LED本身的資料不少，但真正深入探討熱設計，並且能夠指導實踐的書籍卻少之又少。機械工業齣版社這次引進的這本《LED照明産品的熱設計與實戰》，可以說是填補瞭這一重要的市場空白。我尤其欣賞它將理論與實際案例相結閤的編寫方式。書中不僅僅羅列瞭各種熱學原理和計算公式，更重要的是，它通過大量的實際産品案例，生動地展示瞭如何在不同類型的LED照明産品（比如燈具、顯示屏等）中應用這些原理，解決實際的熱管理難題。我特彆喜歡書中對“熱沉設計”、“導熱界麵材料選擇”、“自然對流與強製風冷”等關鍵環節的詳細剖析，這些都是我們在日常工作中經常會遇到但又容易齣錯的地方。作者的講解深入淺齣，即使是對熱學理論不是特彆精通的讀者，也能通過書中豐富的圖錶和清晰的邏輯梳理，逐步掌握核心要點。這本書的實用性體現在它不僅僅是知識的傳授，更是解決問題的指導。它提供的不僅僅是“是什麼”，更是“怎麼做”。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對LED照明技術充滿好奇的電子工程專業學生，我在尋找一本能夠係統性地講解LED産品熱設計的書籍時，偶然發現瞭《LED照明産品的熱設計與實戰》。起初，我擔心這本書的內容會過於晦澀難懂，但事實證明我的顧慮是多餘的。作者用一種非常易於理解的方式，將復雜的物理概念和工程計算變得清晰明瞭。書中的圖示和插畫非常豐富，能夠直觀地展示熱量傳遞的路徑以及各種設計方案的效果。我尤其對書中關於LED芯片的失效機理與溫度關係的分析印象深刻，這讓我明白瞭為什麼控製溫度對於LED的壽命和性能如此至關重要。同時，書中對不同散熱技術的比較和優劣分析，也為我提供瞭寶貴的參考。例如，在設計一款高功率的LED射燈時，我可以根據書中提供的指導，權衡不同散熱方式的成本、效率和體積，從而做齣更優的選擇。這本書不僅僅是一本技術手冊，更像是一位經驗豐富的導師，循循善誘地引導我逐步深入LED熱設計的世界。它激發瞭我進一步探索LED照明領域的熱情，並讓我對接下來的學習和實踐充滿瞭信心。