隨著基于LED的固態照明科技對照明產業的顛覆性變革的進行，照明產品的新機遇也在各個角落開始顯現，從民用到商用乃至街道照明等各個方面。然而，LED科技的小秘密是，它帶來了傳統燈泡未曾有過的熱量管理方面的挑戰。這與以往曾有的挑戰完全不一樣，且熱度更高。要實現長久的產品壽命并保持始終如一的光通量和色溫，就必須將熱量從LED結處引開。有許多種材料和制作方案來實現熱量管理，其中擠壓鋁制品(aluminum extrusions)可以廣泛應用于各種場合。

　　建筑師、照明設計者、以及其他設計人員都為燈具及燈具外殼提出需求，使之提供好看的外觀、拋光和色彩方面的各種選項、并具備結構上的完整性。設計工程師正嘗試提供上述的所有特性，但與此同時，他們還要處理熱量管理的問題。照明企業都希望能提供具備上述特性且成本效益高的產品。

　　人們普遍接受的有關LED的益處是：更高的燈光質量、更大的能源效率、以及由于燈泡的長壽特性帶來的更低的維護成本。可是，熱量管理依然是一個挑戰。LED器件產生的熱量，不僅對燈泡的使用壽命有害，而 額外的器件來增強空且對燈光的質量也有害。如今，工程 流動(通常是一只風師們要承受兩方面的挑戰，一是開發 流動能夠提高散熱器出外觀很棒的產品，一是解決熱量管 某些應用中可以促成理問題。

圖1散熱器的CFD分析顯示，熱源位于散熱器的中心部位(黃色區域)。熱量從熱藍色到紫色)。

　　熱挑戰

　　熱設計工程師的目標，就是將熱能從熱源移除，并把它散發到周圍空 的材料來協助傳遞熱氣中去，使之離電子元件盡可能地遠， 散發速度盡可能地快。照明業界更愿意使用無源熱量管理產品(比如散熱 率(thermal conducti器)，而不是有源散熱技術。典型情況下，有源熱量管理意味著使用一個額外的器件來增強空氣在散熱片上的流動。加速空氣流動能夠提高散熱器的效率，甚至在某些應用中可以促成我們使用更小巧的散熱器。然而，有源器件會提高成本，增加噪音，并且降低系統可靠性。

　　工程師通常會使用燈具或者外殼的材料來協助傳遞熱量。大部分材料都能夠傳導熱量，只是有的效果好，有的效果差。這種能力也被稱作熱導率，用瓦特每米開爾文來度量。

　　不同材料的熱導率范圍非常廣泛。例如，鉆石的熱導率非常高(典型值2200W/mK)，但是如果用于照明產品的話，顯然是過于昂貴。銅的熱導率也不錯(典型值390W/mK)，但是和鋁相比它有兩個顯著的缺點：銅的重量是鋁的約三倍，價格也通常是鋁的五倍。鋁的熱導率不如銅(最大值237W/mK)，但是它具有重量和成本上的優勢，這在許多固態照明應用中都是非常重要的。

圖2鋁制品的熱導率隨著散熱器制作工藝的不同而變化。

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　　計算流體力學

　　為了幫助確定恰當的熱量管理方案，工程師們通常會使用專門的軟件來為產品及其熱特性建立模型。計算流體力學(CFD)用來模擬產品的導熱特性，有限元分析(FEA)則用來檢查器件結構的完整性。圖1示出了一個CFD分析的例子。在每個產品中，有著許多依賴于產品尺寸、形狀和應用場合(例如室內還是室外)的變量。通過將FEA和CFD的分析結果同這些變量相結合，就可能設計出成本效益最高的產品，既符合設計工程師的需求，也符合熱量工程師的要求。

　　歷史上，照明行業曾經選擇了鋁作為熱量管理的材料。其可變因素是，鋁材要么是鑄造成型，要么是擠壓成型。然而，對LED來說，出現了新的熱性能挑戰，以及多種多樣的可能要求采用全新散熱方法的固態照明產品形狀參數。正因為如此，照明行業已經開始在某些熱量管理應用中使用熱塑性塑料和石墨材料。

　　在本文的剩下部分里，我們將評審LED燈具中最常應用的解決熱量管理難題的四種材料和制造工藝組合。它們是：·擠壓型鋁制品

　　·鑄造型鋁制品(Aluminum castings)

　　·注塑成型熱塑制品(Injection-molded thermo-plastics)，以及

　　·模壓石墨(molded graphite)

　　存在著一些特定的設計、應用場合或者應用環境，在那里上述四種材料/工藝組合中的任意一種都可以使用。

　　擠壓還是鑄造

　　擠壓鋁制品和鑄造鋁制品在LED熱量管理中是最經常被用到的。在2012年，僅Sapa -家就為照明行業提供了數百萬磅的擠壓鋁制品。這種增長的動力來源于其相對于鑄造鋁制品而言更好的熱效率、設計靈活性以及成本優勢，進而說明設計師們正逐漸發現鑄造鋁制品并非這些應用的主流解決方案。

　　在照明業界使用的有幾種不同類型的鑄造方式。一種是小規模應用場合，比如定制的街道照明，這時可以采用砂模鑄造( sand-castings)。其他一些類型包括各類永久模鑄造制品( permanent-mold castings)，用于中等規模的場合，比如標準的工業或倉庫照明應用。此外，壓鑄(die castings)方法用于大規模的應用場合，例如通過零售商出售的各類照明燈具。

　　就關聯成本來說，砂模鑄造的模具加工成本最低，其典型值在$5，000至$10，000之間，卻具有最高的計件價格(piece price)。永久模模具的典型價格范圍在$15，000至$30，000之間。砂模和永久模的計件價格高度依賴于其所要求的次級加工量。

　　與砂模及永久模相比，壓鑄工藝有較低的計件價格，且通常只需最少的次級加工量，但是模具制造成本最高，會達到$50，000至$100，000之間。注塑模具制模成本同壓鑄模的制模成本差不多。