降低結(jié)溫以提高壽命 新型LED散熱技術(shù)詳解
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對(duì)于優(yōu)質(zhì)鋁基板通常要求其熱阻小于1°C/W。下表是某種鋁基板的規(guī)格：
國(guó)外和臺(tái)灣已經(jīng)能夠生產(chǎn)一種“全膠鋁基板”。所謂全膠是指它的絕緣層完全不用絕緣布，而是用一種絕緣膠。采用絕緣布的鋁基板的熱阻實(shí)際上通常在1.7-3.2°C/W。 而采用全膠的鋁基板的熱阻可以做到0.05°C/W，市場(chǎng)出售的商品也可以低至0.2-0.5°C/W。
一種性能更好的鋁基板是采用直接在鋁板上生成陶瓷印制電路。先在鋁的表面用微弧氧化生長(zhǎng)一層100μm厚的氧化鋁薄膜，再用濺射或絲網(wǎng)印刷制作電路層。采用這種方法的最大優(yōu)點(diǎn)是結(jié)合力強(qiáng)，而且導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)2.1W/m.K，而且氧化層的熱膨脹系數(shù)和鋁差不多，所以它的剝離強(qiáng)度高達(dá)5N/mm以上。只是因?yàn)檫@種陶瓷鋁基板的加工制造過(guò)程復(fù)雜，成本高，所以還很少采用。
雖然鋁基板只是一種特殊的印制板，但是它卻承擔(dān)著很重的散熱任務(wù)，不僅絕緣層的導(dǎo)熱要好，粘結(jié)要牢，而且它的外形還必須和散熱器的外形配合，例如，在路燈里，通常是長(zhǎng)方形的外形，在射燈中，通常是圓形的，而在日光燈中，通常是長(zhǎng)條形的。為了得到更好的導(dǎo)熱性，也有時(shí)采用導(dǎo)熱更好的銅基板，只是其價(jià)錢要更貴。而且最后還是要連接到鋁制散熱器上去。有可能會(huì)產(chǎn)生熱膨脹系數(shù)不同而裂開的問(wèn)題。
4.2導(dǎo)熱膠和導(dǎo)熱雙面膠帶
鋁基板雖然已經(jīng)解決了從LED連接到以鋁板為基板的電路上，可以把熱傳遞到鋁板上，但是遺憾的是，這個(gè)鋁板往往還不是最終的散熱器，通常還要把這個(gè)鋁板連接到真正的散熱器上去。最簡(jiǎn)單的方法就是用鉚釘或螺釘?shù)姆椒ㄟB接到散熱器。但是這種方法往往會(huì)形成空氣隙，而很小的空氣隙產(chǎn)生的熱阻會(huì)比其他熱阻大幾十倍。因?yàn)榭諝獾膶?dǎo)熱系數(shù)為0.023W/m·k。所以必須涂上導(dǎo)熱膠來(lái)填充空隙。一般的導(dǎo)熱硅膠的導(dǎo)熱系數(shù)大約在1-2W/m·k。
但是導(dǎo)熱膠必須要流動(dòng)性好，不然的話由于涂抹不均勻仍然會(huì)產(chǎn)生氣隙，可能比不用還壞。導(dǎo)熱膠的另一個(gè)缺點(diǎn)是本身的粘性不足以把鋁基板固定在鋁散熱器上。
所以另一種方法是采用有很強(qiáng)黏結(jié)性而又導(dǎo)熱的雙面膠片。這種導(dǎo)熱膠片是使用丙烯系列材料制造出來(lái)帶有粘性的熱傳導(dǎo)片，它是屬于有粘性和低熱抵抗的散熱材料。而且具備熱傳導(dǎo)性和柔軟性，可以緊貼零件上的凹凸部位，從而防止了氣隙的存在。導(dǎo)熱硅膠片的導(dǎo)熱系數(shù)通常在2-3W/m·k之間。它的抗拉強(qiáng)度可達(dá)8kg/cm2。足以黏結(jié)鋁基板和鋁散熱器。耐壓可達(dá)4KV/mm。
4.3柔性印制板
從鋁基板的構(gòu)造人們一定會(huì)產(chǎn)生這樣的疑問(wèn)，為什么印制電路要先粘到一個(gè)薄鋁板上而不是直接粘到散熱器上？這樣還可以省去鉆孔、涂導(dǎo)熱膠、擰螺釘?shù)裙ば颍疫€可以省掉導(dǎo)熱膠的熱阻。主要原因是散熱器的形狀一般不是簡(jiǎn)單的平面，要熱壓黏結(jié)比較困難，而且散熱器是由燈具廠設(shè)計(jì)制造的，而鋁基板則是由印制板廠制造的。解決這個(gè)問(wèn)題的方法是采用柔性印制板再貼到鋁散熱器上去。
4.4 LED直接焊到鋁散熱器上去。這是一種更為革命的徹底解決方法。對(duì)于1W以上的大功率LED，通常它的散熱銅底板是和兩個(gè)電極是絕緣的。為了使它能夠更直接散熱，最好把它的散熱底板直接和散熱器焊接在一起。可是一般的散熱器都是鋁合金制成的，是無(wú)法焊接的。如果采用銅散熱器當(dāng)然可以解決這個(gè)問(wèn)題，但是無(wú)論是
評(píng)論