本文对灯具的热传导计算方法进行了讨论，提出对于灯具的散热计算方法使用等效电路的热阻法计算，可以直接算出灯具内温度关注点与环境温度的温差。有利于判断导热结构是否可行。文中还用一个LED灯具散热计算实例说明了这种计算过程。 

　　Luxeon 大功率LED在散热性能方面大大地优于普通的小功率LED，电通道和热通道分离开，它的 LED芯片都连接在一个金属的嵌片上，散热性能得到很大的改善。 

　　但是，大功率LED用于特种灯具，或用于恶劣环境使用的灯具，这些灯具的外壳防护等级一般都在IP65以上，如果外壳为非金属（如塑胶）材料，尽管LED连接上了铝基板（MCPCB），但铝基板上的热量如果不能被有效地传导至外壳表面，则聚集的热量会使铝基板的温度急剧上升，导致温度过高，增加了LED失效的可能性，造成LED光衰加剧，寿命缩短。 

　　理论上计算灯具散热的情况，灯具的导热理论有许多困难，主要的困难是传导和对流同时对热传导起着作用，而对流是在密闭空腔内的对流，边界条件十分复杂；传导也是要通过多层导热物质、多层界面，截面积通常又是不等的，导致热流线分布的情况很难在计算之前就能通过分析得到。 

　　由于灯具是在开启后逐渐升温，后达到热稳定状态，也就是说，热稳定状态时各点的温度高，所以灯具的散热计算一般只考虑稳态的情况，瞬态的温度分布情况并不重要。对于稳态含热源在各向同性的单一介质中的导热服从Poisson方程[1]：  式中 为介质的导热系数， 为热源的发热功率。 

　　由于灯具的结构是多种介质，所以在实际计算中，必须对每一种介质逐一求解上式，计算灯具内的温度场分布是十分困难，而且是没有必要的。实际上，我们所关心的是某些部位的温度是否在可以容忍的温度范围之内，只要计算出这些部位在达到热稳定时的温度即可。 

　　本文对效等电路的热阻算法进行了探讨，热阻算法的好处是无需知道确切的环境温度，也不必求解灯具内的温度场，直接计算灯具内关注点的温升，困难是热流线的分布必须通过分析而不是计算得到，而这一过程往往又是很复杂的。 

　　下面以一个实例的计算来说明等效电路的热阻算法。 
　　灯具要求的基本结构如下图，LED处于密闭的塑胶外壳内，右侧的绝热层较厚，比较起其他部分导热，其导热基本可以忽略不计，热量主要通过支撑架、塑胶外壳、橡胶外套，然后通过外部空气对流散到空气中。 

1．简化模型： 
（1） 铝基板视为一个等温热源； 
（2） 支撑板与与铝基板之间有一个附加导热层； 
（3） 由于塑胶的热导率比空气的热导率高得多，所以，空气的导热可以忽略不计； 
（4） 支撑板与塑胶外壳之间有一层附加导热层 
（5） 塑胶外壳与橡胶外皮之间为紧密接触 
（6） 铝基板与外壳之间的对流导热可以忽略不计[2] 

所以总热阻　其中 
 为支撑板与铝基板之间的附加导热层的热阻； 
 为支撑板的热阻； 
 为散热板与塑胶外壳之间的附加导热层的热阻； 
 塑胶外壳的热阻； 
 为橡胶外皮的热阻；
 为橡胶外皮处于空气中对流换热的热阻[1]。 

下表是两种结构温度试验与理论计算结果对照 
支撑架结构电解铜散热板结构 
环境温度（℃）铝基板温度（℃）环境温度（℃）铝基板温度（℃） 
理论计算401264064.6 
试验39.5127.339.872.3 

3．讨论 
　　从上面计算可以看出，采用等效于电路的热阻计算法，选取合适的简化模型，对于不同热传导结构中，温度关注点的温升进行计算，可以在开模具之前判断热传导结构的优劣，同时可以根据各部分热阻的计算结果判断主要的结构改进方向，这对于指导和改进结构设计具有实际的意义。 

参考文献 
[1]  Donald Pitts, Leighton Sissom: Schaum’s Outline of Theory and Problems of Heat Transfer, Secnd Edition Copyright c 1998 by the McGraw-Hill Companies, Inc （中译本，葛新石等翻译）， 
[2]  A. F. Emery: Trans. ASME, J. Heat Transfer, 91: 361(1969)