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大功率LED照明灯具的导热与散热材料的选择

浏览次数: 日期:2015年11月20日 12:09

 

大功率LED照明灯具的导热与散热材料的选择

 

散热是影响LED照明灯具的重要环节,LED功率越来越大,对于散热的要求也越来越高,从LED的热量的散发的角度来讲,LED的散热包括两个部分,一个是导热,一个是散热。

 

1.散热

 

细分下来,散热是指热量通过散热器,风扇灯装置散发到空气中,其中的关键因素是散热材料的选择,包括散热器,灯座,基板等等。

 

为了提高散热效果,常采用导热性能好的材料作散热器。在常见的金属中,银的导热率较高,但是它的价格不菲。现在常用的散热器材料主要是铝和铜。铝价格便宜,密度小,好加工,导热性能良好。

 

相比较而言,铜的导热率比铝的大,许多散热能力较强的散热器均采用纯铜打造。但铜材料价格昂贵、易氧化,加工成本高。为了降低成本一般的LED还是建议采用铝。大功率LED作为光源固定于灯具上,LED的热量如果不能被及时有效地传导至外壳表面,则聚集的热量会使灯具散热板的温度急剧上升,导致LED温度升高,增加了LED失效的几率,造成LED光衰加剧,寿命缩短。由于空气的导热系数很低,在安装LED时,要保证接触面平整,接触良好,并且在LED基板底部或散热片表面均匀、适量地涂敷一层导热材料

 

2.导热

 

LED灯具系统上加入导热涂层(导热界面材料)能提高LED系统的散热效率,由于灯具的发热源和散热器等接触面的材质为塑料和金属,它们之间的接触面并没有那么紧密,中间会有很多细小的缝隙,这些缝隙的存在将是散热器的散热效果大打折扣

而导热界面材料则是填充这些细小缝隙的绝佳材料,与此同时,导热界面材料也有一定的热传导能力,能够将热量迅速的传导到散热器和其他散热部件上。

主要的导热界面材料包括导热膏(又称导热硅脂,散热膏等)导热硅胶垫,导热胶,导热双面胶,相变化胶贴等。一般而言,导热系数越高,散热效果越好。下面是以上几种材料在LED照明灯具上的应用:

 

1、导热硅脂


(1)、导热硅脂俗称散热膏,导热硅脂以有机硅酮为主要原料,添加耐热、导热性能优异的材料,制成的导热型有机硅脂状复合物。
(2)、 优点:性价比高,在电子散热中最常见的导热材料。



2、导热硅胶片


A、导热硅胶片是以硅胶为基材,添加金属氧化物等各种辅材,通过特殊工艺合成的一种导热介质材料。
B、在行业内,又称为导热硅胶垫,导热矽胶片,软性导热垫等等,是专门为利用缝隙传递热量的设计方案生产,能够填充缝隙,完成发热部位与散热部位间的热传递。
C、同时还起到绝缘、减震、密封等作用,能够满足设备小型化及超薄化的设计要求,是良好工艺性和使用性,且厚度适用范围广,是一种良好的导热填充材料。



导热硅胶片的优势
1)导热硅胶片的导热系数的范围以及稳定度
2)导热硅胶片在结构上工艺工差的弥合,降低散热器和散热结构件的工艺工差要求
3)导热硅胶片具有绝缘的性能 。
4 )导热硅胶片具减震吸音的效果 。
5)导热硅胶片具有安装,测试,可重复使用的便捷性。



3.导热相变化材料


•相变化材料(PCM - Phase Change Material)是指随温度变化而改变形态并能提供潜热的物质。相变化材料由固态变为液态或由液态变为固态的过程称为相变过程,这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。


•优点:相变化材料现在主要是固固相变,在面对热冲击的状况下,可以通过相变化 吸收一定的热量,减缓大热流密度的冲击.就像在导热通道上加了一个蓄水池. 现在市场上的相变化材料的相变温度大概是在45℃---50 ℃左右.相变化材料主要应用与类似CPU等存在瞬时大热流密度的热源上,可以起 到很好保护作用,特别是在开机或重新启动的瞬间. 

 

注意点: 有一定的热容 热阻小于导热硅胶片 厚度薄可以做到0.125mm. 不易于保存以及安装 ,有硅油析出,影响照明设备的光效 相变化导热介质比较合适在消费性电子等产品,特别是笔记本电脑,游戏机 等.但是其可靠性不好,长期在高温下,其性能会下降,一般使用2年,性能下降约 40%---70%.



4.导热双面胶


•导热双面胶又称导热胶带,是由压克力聚合物填充导热陶瓷粉末,与有机硅胶粘剂复合而成。具有高导热和绝缘的特性,并具有柔软性、压缩性、服帖性、强粘性。适应温度范围大,可填补不平整的表面,能紧密牢固地贴合热源器件和散热片,将热量快速传导出去。


•优点 :一般粘接其他散热片与发热设备的用法很便捷,将导热双面贴置于发热片与散热片之间,加力压紧,散热片即被牢牢固定在发热片上,使用简单便捷,利于提高生产效率。其散热效果比一般的散热贴纸效果明显,大大提升了元件的寿命,是一些高品质且需导热的电子产品的首选。


•注意点:对粘接的表面要求高,印刷和电镀的表面不宜用。

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