LED散熱器的局限性：

發(fā)光二極管(LED)因受到發(fā)熱問題的制約而妨礙其成為一種理想光源的情況是可以理解的。我們對(duì)散熱器給予了很大關(guān)注，但卻對(duì)LED和散熱表面間的各層和屏障考慮不多。

　　觀念和材料的改變除可簡(jiǎn)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)外，還可以顯著提高熱管理能力和可靠性。采用陶瓷作為散熱器、電路載體以及產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一部分不僅需要新思路，還要有克服傳統(tǒng)模式的意愿。

　　基于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)的仿真過程支持熱優(yōu)化和產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)。本文將解釋這種理論方法、概念驗(yàn)證以及如何借助陶瓷散熱器最終實(shí)現(xiàn)這些改良。

　　熱是什么

　　眾所周知，LED是高能效光源，而且因?yàn)轶w積小深受設(shè)計(jì)師的喜愛。但只有當(dāng)不涉及熱管理時(shí)，它們才可以被真正地稱為“小”。雖然與白熾光源高達(dá)2500℃的工作溫度相比，LED光源溫度要低得多。因此，許多設(shè)計(jì)師最終意識(shí)到散熱是個(gè)不可忽視的問題。盡管LED仍然會(huì)發(fā)熱，但其溫度相對(duì)低一些，因此這不會(huì)有什么大問題。不過，基于半導(dǎo)體器件LED其工作溫度應(yīng)低于100℃。

　　根據(jù)能量守恒定律，熱(能)必須要被傳送到附近區(qū)域。LED只能工作在25℃環(huán)境溫度和最高100℃之間，溫差范圍僅為75℃。因此，需要一個(gè)較大的散熱表面和非常有效的熱管理。

　　兩個(gè)優(yōu)化塊

　　Group 1是LED本身，大體上仍是不能觸摸。中心位置是LED裸片以及一個(gè)將該裸片與LED底部連接起來的散熱銅條。從熱的角度講，理想方案是將LED裸片直接與散熱器綁定在一起。由于大規(guī)模生產(chǎn)的原因，這一概念在商業(yè)上行不通。我們把LED看作一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的“目錄”產(chǎn)品，不能不能做改動(dòng)。它是個(gè)黑盒子。

　　在定義優(yōu)化塊時(shí)，三個(gè)Group構(gòu)建成一個(gè)熱管理系統(tǒng)。

　　 Group 2包括散熱器，散熱器的功能是把熱從發(fā)熱源傳遞到散熱源。通常，周圍空氣不是自由流動(dòng)就是強(qiáng)制對(duì)流。散熱器的材料越不雅觀，就越需被隱藏。但是，它隱藏得越深，其制冷效率也就越低。當(dāng)然，也可選用外觀和性能都合適的材料。這些材料可以直接裸露在空氣中，成為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可見部分。

　　在Group 1和Group 2之間是Group 3，它提供了機(jī)械連接、電氣隔離和熱傳導(dǎo)。這看起來似乎很矛盾，因?yàn)榇蠖鄶?shù)導(dǎo)熱性好的材料也可導(dǎo)電。反之，幾乎每種電絕緣材料也都隔熱。

　　最好的折衷辦法是把LED焊接到粘在金屬散熱器上的印刷電路板(PCB)上。PCB作為電路板的原始功能可被保留。雖然PCB具有各種熱傳導(dǎo)率，但它們都對(duì)熱傳導(dǎo)起著阻隔作用。

　　有效的系統(tǒng)熱阻比較

　　可從制造商那里獲得LED(裸片到導(dǎo)熱片)和散熱器間的熱阻。不過，很少有人關(guān)注Group 3及其對(duì)整體熱性能的顯著影響。把除LED(Group 1)本身外的所有熱阻都加在一起，可以得到總熱阻(RTT)(圖2)。通過RTT可進(jìn)行真正的熱比較。

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