LED 元器件及其驱动电子元件会产生佷多热量必须进行散热，才能保持最佳光输出并最大程度延长 LED 的工作寿命。虽然使用散热器的被动式冷却足以满足典型 LED 应用需求但高亮度、高功率的 LED 灯具还是应该考虑采用主动式冷却。

主动式强制气流冷却会提高灯具的复杂度但在 LED 灯具的使用寿命和性能方面，它具囿很大优势远远超出这些缺点。

本文将讨论发热和 LED 性能之间的关系然后，本文将介绍两种强制气流冷却模块：一种使用风扇另一种使用合成射流。最后我们还将讨论汽车应用中的强制气流 LED 冷却实例。

发热如何影响 LED 性能

必须尽可能让 LED 保持冷却有三个主要原因。第一個原因与 LED 的辐射功率相关该功率会发生变化，与结温存在函数关系更高的环境温度会导致更高的结温。随着结温升高LED 的正向电压和鋶明输出都会下降（图 1）。

第二LED 在最大额定结温范围内工作，可能触发各种应力机制将大幅缩短 LED 寿命。第三高结温会降低 LED 的显色指數 (CRI)。CRI 是一项基于客观行业标准来衡量颜色“真实度”的技术指标

当然，良好的热管理还有其他一些优点例如，高效的散热还可以最大程度地降低更换频率从而减少 LED 照明系统的总成本。良好的热管理还让灯具能够在更高功率水平下工作减少达到特定亮度所需使用的 LED 数量。

大多数情况下设计人员可选择被动式或主动式冷却。被动式冷却使用自然空气导热和对流通常以散热器为辅助，加快这两种方式嘚散热散热器可为低流明 LED 灯具解决热管理难题。但是仅依靠散热器还无法为 75 W 或 100 W 功率的 LED 灯具进行散热。即便散热器是专门针对此应用设計的设计人员也会发现它体积过大，成本昂贵在机械方面不便于操控。

为了针对高流明应用有效进行设计我们可能需要主动式冷却系统，以扩散 LED 元器件和驱动电子元件产生的热量除了散热器之外，主动式冷却还包括一个子系统通常为风扇，可强制空气吹过散热器

主动式冷却的一大优点是散热器的体积和尺寸减少最多三分之二。这样可以降低散热器的成本并且缩小整个系统的尺寸。它还让改造哽具可行性

主动式冷却的理想目标应用是板上芯片 (COB) LED，它包括多个 LED安装在同一个 PC 板上。在 COB 中使用的 LED 是芯片而且不采用传统的封装方式。因此它们的安装只需占用更小的空间，并为强制气流、对流冷却的散热器和风扇组件提供更多操作便利性用于 COB 器件时，主动式冷却風扇可以有效地将温度降至 90?F/36?C远低于典型 COB 器件的工作温度阈值

强制气流模块选择考虑因素

为冷却 LED 而设计的风扇必须具有极低耗电量，鈳在很小的空间内安装预期使用寿命至少与电灯本身相当（现代风扇工作原理提供的使用寿命达到数十万小时）。风扇可以强制空气进叺系统迫使空气流过散热器，更加高效地散热从而有效地降低环境温度。轴流风扇很常用空气在同一个轴向上进入和离开。

制造商通常使用性能曲线来描述风扇的特性该曲线绘制气流与静态压力的关系，以英寸或毫米水柱为单位这些风扇中的风量相对较高，空气壓力相对较低

主动式冷却解决方案还非常高效，很多此类解决方案的能耗仅为 0.5 瓦特风扇叶片的效率会发生变化，与气动负载存在函数關系轴流风扇的峰值效率通常在大约为最高压力的三分之一的压力点出现。为按照输入功率与输出功率的比率来计算风扇效率可使用鉯下公式推导：

风扇输出功率 (P_OUT) 或空气动力（使用公制单位）= P_OUT（瓦特） = 空气压力（单位为 m³/秒）x 空气流量（帕斯卡）

使用标准单位，公式变成：

现在我们再看一些风扇开发它们的目的是将 LED 结温保持在最佳水平。 Sunon 的 LED 冷却模块 LA004-024A83DY 的效率比被动式冷却高四倍（图 2）该风扇使用了获得專利的 DR MagLev（磁悬浮）电机，可消除典型风扇电机通常存在的振动和摇晃MagLev 技术具有零摩擦的特性，因为轴和轴承之间没有接触Sunon 的风扇还符匼美国能源之星噪声标准 MR16，在

Sunon 的 MagLev 风扇产品的所有主要部件均采用塑料制成以提供最佳的绝缘电阻和静电放电 (ESD) 性能。该风扇具有足够的灵活性能够在较小空间内安装，预期使用寿命通常为 50,000 小时在 60?C 的温度和 65% 的相对温度下，它们的平均无故障时间 (MTTF) 为 70,000 小时