解讀：陶瓷材料在LED照明散熱中的應(yīng)用

　　式中：為結(jié)溫，sp為LED焊腳的溫度，th為PN結(jié)到焊腳的平均熱阻，為芯片功率。

　　本次進(jìn)行溫度測試的方法為熱電偶測試法。LED焊腳測試點(diǎn)為兩處，燈體散熱器測試點(diǎn)為三處，環(huán)境溫度采用兩根熱電偶測試，測試結(jié)果如表3所示。

　　3.2 陶瓷LED燈具和鋁制壓鑄LED燈具的計(jì)算機(jī)仿真

　　為了研究和設(shè)計(jì)陶瓷LED燈具，我們借助計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行仿真分析。本次采用的流場分析軟件為Flo-EFD（簡稱EFD，EngineeringFluidDynamics），EFD為NIKA的旗艦產(chǎn)品，主要用于汽車、航空航天、機(jī)械、船舶、電子通訊、醫(yī)療器械、能源化工、暖通、流體控制設(shè)備、LED半導(dǎo)體行業(yè)等。軟件可進(jìn)行各種LED封裝產(chǎn)品、航空航天燈、各種節(jié)能燈、LED發(fā)光管、車用燈具、顯示屏等的熱分析。

　　為便于與實(shí)驗(yàn)測試進(jìn)行比較，計(jì)算機(jī)仿真分析時(shí)，將環(huán)境溫度設(shè)為15℃，得到的溫度分布如圖5所示（為便于查看，隱藏了透鏡及其固定部分）。為了比較95陶瓷燈具與鋁制壓鑄燈具的熱學(xué)性能，通過計(jì)算機(jī)仿真得到的溫度分布如圖6所示（燈具散熱器材料為鋁合金ADC12，燈座為PBT塑料，其余參數(shù)不變。）

　　3.3 結(jié)果分析

　　陶瓷燈具的燈座為95陶瓷材料（鋁制壓鑄燈具的燈座為PBT塑料），各部件得到了充分的利用。實(shí)驗(yàn)測試時(shí)，1.0h基本達(dá)到熱平衡，環(huán)境溫度的算術(shù)平均值約14.4℃，將實(shí)驗(yàn)測試和計(jì)算機(jī)仿真的溫度分布值進(jìn)行分析比較，結(jié)果見表4所示。

　　計(jì)算機(jī)分析結(jié)果顯示，自然對流情況下，95陶瓷燈具的熱學(xué)性能不亞于鋁制壓鑄燈具，陶瓷燈具可以充分利用各個(gè)零部件的幾何特征，所以燈具的整體溫度降低到了較低水平。

　　4 陶瓷材料用于LED照明燈具的前景

　　陶瓷的使用具有悠久的歷史，現(xiàn)代工藝制備的陶瓷材料導(dǎo)熱率較高，空氣自然對流下，完全可以充當(dāng)LED照明燈具的散熱材料。氮化鋁陶瓷可以直接作為封裝晶架或線路層；氧化鋁陶瓷價(jià)格便宜，燒結(jié)技術(shù)成熟，可釉成不同顏色，由于其電絕緣性能優(yōu)良，并耐酸堿性，受到很多客戶的青睞。但是，陶瓷材料并不是完美無瑕的，陶瓷散熱器鰭片不能太?。ê穸取?.5mm），密度稍大（約為鋁的1.5倍），中高應(yīng)力下會(huì)產(chǎn)生裂紋，無釉表面容易污染等。

　　總的來說，陶瓷材料用于LED的前景良好，特別適于體積較小的照明燈具。