经测试发光二极管可正常工作的环境温度其结温温度应(<85℃)。高于此温度范围效率将大大降低,甚至于烧毁。可以看出温度对其直接影响的重要性。特别值得一提的是,对散热材料的热平衡速度要求重视度,造成光源的热得不到有效的处理引起光衰减严重。现在许多生产厂家大功率LED的热沉散热壳体应用基本采用不同的合金铝材料,其导热系数不一,一些材料的散热速率难以满足LED工作条件。不可忽略的铝基板及导热硅胶,硅脂材料的导热环节,使用材料的实际寿命质量,将直接影响LED的工作散热条件。如何减少中间环节,直接与热沉散热近距离接触将热量快速达到平衡的有效散热,是现今高质量的LED灯具产品开发需考虑的方向。
先从材料分析: 金属的热传导系数表:
银 429铜 401金 317铝 237铁 80锡 67铅 34.8
银热传导系数比较好,但缺点就是价格太高,纯铜散热效果则次之,但已经算是非常的了。不过铜也有缺点:造价高、重量重、不耐腐蚀等。所以现在大多数散热片都是采用轻盈坚固的铝材料制作的,其中铝合金的热传导能力Z好,好的风冷散热器一般采用铝合金制作。至于铜,目前市场上也出现了纯铜的散热器,铜的导热性能比起铝要快的多,但铜的散热没有铝快,铜可以快速的把热量带走,但无法在短时间内把本身的热量散去,另外铜的可氧化性是铜本身Z大的弊病。当铜一旦出现氧化状态,从导热和散热方面都会大大的下降。
从对比上看,Z好的散热材料也并不是铝材。铜和铝的对比中形成了一种新型的工艺——铜铝结合。所谓的铜铝结合就是把铜和铝用一定的工艺wan美的结合到一块,让铜快速的把热量传给铝,再由大面积的铝把热量散去,这不但增充了铝的导热不及铜,还弥补了铜的散热不如铝,有机的结合从而达到急速传热快速散热的效果。
多篇文章中都阐述了散热是靠面积而不是看体积的大小,许多企业都了解了个中道理,壳体采用多层翅片散热,但对热沉散热壳体的翅片忽略了防尘和积尘,日积月累将会影响壳体的散热效果。应从在自然
条件下规避积尘的Z小化,不同方向的风和雨的自然冲刷可易性和清除灰尘的粘敷性。保证热沉壳体的散热效果不受恶劣环境的影响,散热通道的畅通,做到真正的长寿命。
大家共同来探讨一个设计方式:散热是靠面积的道理显而易见,是否可以将散热面做成柱状或多面形锥体。
在增加散热面保证散热效果的基础上,解决了不同方向的风和雨的自然冲刷可易性和清除灰尘的粘敷性的问题,保证了热沉壳体的散热效果不受恶劣环境的影响。
以现在的金属加工技术来看,机械加工是不可能做出理想化的的平整表面,即便是镜面,也有很多细小的坑凹,只是肉眼不太容易发现,除了表面上存在坑凹外,还会有很多细小杂质,如灰尘什么的。当散热器表面和芯片表面接触时,存在的很多沟壑或空隙中都是空气。空气的导热能力很差,因此必须用其它物质来降低热阻,否则散热器的性能会大打折扣,甚至无法发挥作用。
作为解决办法,导热介质就应运而生了,它的作用就是填充两个接触表面之间大大小小的空隙,增大发热源与散热片的接触面积。导热硅脂是我们Z常见的导热介质。
导热硅脂是用来填充铝基板与散热片之间的空隙的材料的一种,这种材料又称之为热界面材料。其作用是用来向散热片传导铝基板散发出来的热量,使铝基板温度保持在一个可以稳定工作的水平,防止铝基板因为散热不良而损毁,并延长使用寿命。
作为一种化学物质,导热硅脂有着一些反映自身特性的相关性能参数。了解这些参数的含义,大致上可以判断一款导热硅脂产品的性能高低。 导热系数(Thermal Conductivity)
导热系数的单位为W/m?K(或W/m?℃),表示截面积为1平方米的柱体沿轴向1米距离的温差为1开尔文(K=℃+273.15)时的热传导功率。数值越大,表明该材料的热传递速度越快,导热性能越好。 目前主流导热硅脂的导热系数均大于1W/m?K,的可达到6W/m?K以上,是空气的200倍以上。但是和铜铝这些金属材料相比,导热硅脂的导热系数只有它们的1/100左右,换而言之,在整个散热系统中,
硅脂层其实是散热瓶颈之所在。对于一个散热系统而言,不仅是散热器的事,导热介质也是很重要的组成部分:
散热系统的总热阻 = 散热器热阻 + 导热介质热阻
导热硅脂作为我们Z常用的导热介质,其重要性不言而喻了,要降低其热阻,一方面取决于产品本身的性能, 另一方面取决于对产品的使用。因此我们要尽量选用那些导热性能好热阻低的导热硅脂,并在使用上多加注意,在保证硅脂完全填充热源和散热器表面空隙前提下,涂抹方式硅脂层尽可能地薄。 值得大家注意的是普通导热硅脂在高温环境中使用一段时间后会出现“干化”或“硬化”现象,将会大大影响散热效果。因此在铝基板与热沉之间的导热环节需重视。