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LED的散热

2011-03-07 作者:茅于海 来源:新世纪LED网 浏览量: 网友评论: 0

摘要: LED的散热现在越来越为人们所重视,这是因为LED的光衰或其寿命是直接和其结温有关,散热不好结温就高,寿命就短,依照阿雷纽斯法则温度每降低10℃寿命会延长2倍。

  采用氮化铝的制作方法相同。

  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。现在先来看一下每一个环节的导热性能。

  四.各种电路基板的导热

  在把LED连接到散热器之前,首先要把它们焊接到电路中去,因为首先要把这些LED连接成几串几并,同时还要把他们和恒流源在电路上连接起来。最简单的办法是把它们直接焊接到普通印制板上去。对于一些很小功率的LED,例如LED指示灯的确是可以这样做的。但是对于大多数高亮度和高功率LED来说,普通玻璃纤维印制板的导热性能就显得太差了,而必须改成用铜基板或铝基板甚至陶瓷覆铜板。各种基板的性能如下:

  4.1 铝基板

  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35µm-280µm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。目前采用的是一种掺有陶瓷填充物的改性环氧树脂或环氧玻璃布粘结片。通过热压把铜箔绝缘体和铝板粘结起来。有一些LED灯具,虽然散热器是经过精心设计,但是很快就坏,问题就是出在采用了热阻很大的铝基板或是剥离强度很差的铝基板。用一段时间,电路薄膜就翘了起来,也就完全无法导热,很快就烧坏LED。

  对于优质铝基板通常要求其热阻小于1°C/W。下表是某种铝基板的规格:

  国外和台湾已经能够生产一种“全胶铝基板”。所谓全胶是指它的绝缘层完全不用绝缘布,而是用一种绝缘胶。采用绝缘布的铝基板的热阻实际上通常在1.7-3.2°C/W。 而采用全胶的铝基板的热阻可以做到0.05°C/W,市场出售的商品也可以低至0.2-0.5°C/W。

  一种性能更好的铝基板是采用直接在铝板上生成陶瓷印制电路。先在铝的表面用微弧氧化生长一层100μm厚的氧化铝薄膜,再用溅射或丝网印刷制作电路层。采用这种方法的最大优点是结合力强,而且导热系数高达2.1W/m.K,而且氧化层的热膨胀系数和铝差不多,所以它的剥离强度高达5N/mm以上。只是因为这种陶瓷铝基板的加工制造过程复杂,成本高,所以还很少采用。

  虽然铝基板只是一种特殊的印制板,但是它却承担着很重的散热任务,不仅绝缘层的导热要好,粘结要牢,而且它的外形还必须和散热器的外形配合,例如,在路灯里,通常是长方形的外形,在射灯中,通常是圆形的,而在日光灯中,通常是长条形的。为了得到更好的导热性,也有时采用导热更好的铜基板,只是其价钱要更贵。而且最后还是要连接到铝制散热器上去。有可能会产生热膨胀系数不同而裂开的问题。

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