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降低結溫以提高壽命 新型LED散熱技術(shù)詳解
作者：
時(shí)間：2013-11-23
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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路的銅箔為了要導電和導熱要有足夠的厚度和寬度，其厚度在35μm-280μm之間。其寬度最好盡可能布滿(mǎn)整個(gè)基板，以便把熱傳下去。而下面一層絕緣體則要求其絕緣性能很好，而且還要導熱性能很好。然而這兩個(gè)性能是矛盾的，通常都是導體的導熱性能好，而絕緣體的導熱性能差。又要導熱好又要絕緣好是很難做到的。也是一種科研的課題。目前采用的是一種摻有陶瓷填充物的改性環(huán)氧樹(shù)脂或環(huán)氧玻璃布粘結片。通過(guò)熱壓把銅箔絕緣體和鋁板粘結起來(lái)。有一些LED燈具，雖然散熱器是經(jīng)過(guò)精心設計，但是很快就壞，問(wèn)題就是出在采用了熱阻很大的鋁基板或是剝離強度很差的鋁基板。用一段時(shí)間，電路薄膜就翹了起來(lái)，也就完全無(wú)法導熱，很快就燒壞LED。 對于優(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格： 國外和臺灣已經(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(cháng)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)是結合力強，而且導熱系數高達2.1W/m.K，而且氧化層的熱膨脹系數和鋁差不多，所以它的剝離強度高達5N/mm以上。只是因為這種陶瓷鋁基板的加工制造過(guò)程復雜，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，但是它卻承擔著(zhù)很重的散熱任務(wù)，不僅絕緣層的導熱要好，粘結要牢，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(cháng)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(cháng)條形的。為了得到更好的導熱性，也有時(shí)采用導熱更好的銅基板，只是其價(jià)錢(qián)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)生熱膨脹系數不同而裂開(kāi)的問(wèn)題。 4.2導熱膠和導熱雙面膠帶 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的方法連接到散熱器。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。因為空氣的導熱系數為0.023W/m·k。所以必須涂上導熱膠來(lái)填充空隙。一般的導熱硅膠的導熱系數大約在1-2W/m·k。 但是導熱膠必須要流動(dòng)性好，不然的話(huà)由于涂抹不均勻仍然會(huì )產(chǎn)生氣隙，可能比不用還壞。導熱膠的另一個(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黏結性而又導熱的雙面膠片。這種導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。導熱硅膠片的導熱系數通常在2-3W/m·k之間。它的抗拉強度可達8kg/cm2。足以黏結鋁基板和鋁散熱器。耐壓可達4KV/mm。 4.3柔性印制板 從鋁基板的構造人們一定會(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、涂導熱膠、擰螺釘等工序，而且還可以省掉導熱膠的熱阻。主要原因是散熱器的形狀一般不是簡(jiǎn)單的平面，要熱壓黏結比較困難，而且散熱器是由燈具廠(chǎng)設計制造的，而鋁基板則是由印制板廠(chǎng)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?？墒且话愕纳崞鞫际卿X合金制成的，是無(wú)法焊接的。如果采用銅散熱器當然可以解決這個(gè)問(wèn)題，但是無(wú)論是
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