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LED燈具水冷技術之優缺點

 

中興大學 生物系統工程研究室 陳加忠

 

 

LED燈具公司的神話故事有很多,其中一項就是LED不產生熱量。這是一個根本錯誤的觀念,LED燈具一定產生熱量。在電能利用方面,最好的LED其光利用效率為60%,其餘40%為熱源。熱源必須自LED燈具移除。可用以散熱的技術包括自然對流,強制對流與水冷等三種。

以水冷方式散熱之優點:

1.      利用水冷散熱的LED燈具可以製作成細長,不必如同氣冷式要有龐大的散射板。熱能可自LED帶走。細長燈具允許更多有用空間,人員工作自由度更高。裝置於傳統溫室其陰影更小,陽光容易普及於溫室。

2.      以水冷方式帶走的LED熱量很容易再使用為熱源,因此葉片溫度容易控制,這也是溫室內作物成功栽培關鍵。

3.      室內種植使用水冷LED燈具,空調系統所需功率較小,熱能自室內可直接傳出室外,節省空調設備的裝設成本與使用能源成本。對密閉式溫室;使用水冷LED,不必再添加更多冷凍機械。

4.      溫室內原來有供水設備以進行灌溉施肥。因此已有配水水源與幫浦。這些設備可利用作為LED水冷系統之水源與動力。

5.      水冷方式可使LED連接溫度低於50℃,有效延長LED使用壽命與輸出光能。

然而,水冷系統有其缺點:

1.      系統複雜化,又增加成本

與氣冷比較,水冷系統更複雜,需要加裝外在水管。熱水冷卻設備以冷卻循環用水。

2.      水加速金屬鏽蝕,設計不良的水冷系統很快損害燈具。水中溶解物容易堆積在兩壁,降低冷卻效率。因此必須以逆滲透水以減少損壞機率。

3.      水是生物生長之良好媒介。這些微生物沉積水管,降低冷卻效率。因此必須在水中添加化學物質,以對付這些微生物。

4.      設計不良之系統,水中有氣泡形成,氣泡在水管中阻礙了散熱功能。

5.      如果幫浦故障,或是開關誤觸導致水無法循環,將導致昂貴的LED完全毀損。

6.      如果系統設計不良而滲出水滴,LED燈具將損壞,線路短路,甚至整體電路系統完全失效。

至今,LED之散熱技術各有其優缺點,尚未有完美的解法。