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史上最全LED散热问题(二)

浏览次数:613 分类:技术文献

第二部分:LED灯具的散热



  前面讲的是LED芯片的散热,然而任何LED都会制成灯具,所以LED芯片所产生的热量最后总是通过灯具的外壳散到空气中去。如果散热不好,因为LED芯片的热容量很小,一点点热量的积累就会使得芯片的结温迅速提高,如果长时期工作在高结温的状态,它的寿命就会很快缩短。然而这些热量要能够真正引导出芯片到达外部空气,要经过很多途径。具体来说,LED芯片所产生的热,从它的金属散热块出来,先经过焊料到铝基板的PCB,再通过导热胶才到铝散热器。所以LED灯具的散热实际上包括导热和散热两个部分。


  1、铝基板的导热



  目前几乎绝大多数的LED灯具中都采用了铝基板。铝基板上电路的铜箔为了要导电和导热要有足够的厚度和宽度,其厚度在35?m-280?m之间。其宽度最好尽可能布满整个基板,以便把热传下去。而下面一层绝缘体则要求其绝缘性能很好,而且还要导热性能很好。然而这两个性能是矛盾的,通常都是导体的导热性能好,而绝缘体的导热性能差。又要导热好又要绝缘好是很难做到的。也是一种科研的课题。


  2、导热胶的导热


  铝基板虽然已经解决了从LED连接到以铝板为基板的电路上,可以把热传递到铝板上,但是遗憾的是,这个铝板往往还不是最终的散热器,通常还要把这个铝板连接到真正的散热器上去。最简单的方法就是用铆钉或螺钉的方法连接到散热器。但是这种方法往往会形成空气隙,而很小的空气隙产生的热阻会比其他热阻大几十倍。



  但是导热胶必须要流动性好,不然的话由于涂抹不均匀仍然会产生气隙,可能比不用还坏。导热胶的另一个缺点是本身的粘性不足以把铝基板固定在铝散热器上。


  3、热管导热


  在很多场合需要把LED所产生的热量以最快的速度传送到散热器,这在采用集成式的单片大功率LED中尤其重要,因为它的热量很大(功率可达50W-100W)又很集中(有时只有30mm),这时候就必须采用热管散热。然而,热管只能把热传送到远端,而并没有把热量散发到空气中去。所以即使采用热管,还是需要有普通的铝散热器把热量散发出去。



  第三部分:系统的热阻


  各部分的导热能力也可以用系统的热阻来说明,一个LED灯具的结构图.



  从图中可以看出,LED芯片所产生的热,从它的金属散热块出来,先经过焊料到铝基板的PCB,再通过导热胶才到铝散热器。而要定量地了解LED芯片的散热过程,最好利用热阻的概念。热量就好像电荷,热量流动起来就好像电流,流动的过程中会遇到阻力,就好像电阻,在这里我们称之为热阻。热阻的单位为每瓦多少度(°C/W),也就是每流过1瓦的功率会上升多少度。如果知道所需耗散的功率,又知道其热阻,就可以知道它的温升是多少。热阻越大,热量越流不动,温升就越高,热阻越小,热量流动越快,温升就越小。图中表明热量从LED芯片流出到空气需要经过很多不同的热阻。

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