標準化散熱器模組簡(jiǎn)化大功率燈具拼接

基于立體散熱拓撲結構的鋁基陶瓷散熱器，是在立體散熱拓撲的構架下，為了進(jìn)一步提升散熱器效率，而開(kāi)發(fā)的新型具有獨立知識產(chǎn)權的散熱器，相關(guān)的專(zhuān)利申報已經(jīng)在進(jìn)行中。流延法是目前制備大面積、薄平面陶瓷材料的有效方法之一，其采用以水作為溶劑代替有機溶劑的流延技術(shù)，故而具有低毒性、低污染的特點(diǎn)。采用多層低溫流延法制備出的具有小孔徑、直通孔的片狀Al2O3多孔陶瓷，其熱疲勞特性良好。除流延法以外，還可以采用干壓法、真空吸鑄法、微弧氧化等手段和方法來(lái)實(shí)現鋁基陶瓷復合材料。

　　基于低溫流延法制備的基于立體拓撲散熱結構的鋁基陶瓷散熱器，應用結構函數原理測試了散熱器熱阻與結溫，在相同工況下60W散熱器模組性能提升了11%左右;定義了各種功率的立體散熱拓撲的標準散熱器模組，使得各個(gè)功率光源接口規格標準化，散熱器模組可以拼接形成更大的模組，為制造、維修的簡(jiǎn)單和標準化提供了基礎，并且不影響燈具造型，可以在模組的基礎上發(fā)揮創(chuàng )意，形成風(fēng)格各異的燈具造型。

　　應用流延法和微弧氧化法

　　鋁基復合陶瓷具有高的比強度、比剛度，良好的耐磨性，最初源于航空航天技術(shù)對于材料技術(shù)的苛刻要求。一般的鋁基復合陶瓷材料都具有耐高溫、耐磨損、耐燒蝕、耐腐蝕的特性。

　　流延法之外，微弧氧化是使用較多的一種方法。微弧氧化是利用液相介質(zhì)中電極表面產(chǎn)生的等離子體放電來(lái)處理材料的一種方法。等離子體放電通道內的溫度最高可達到8000℃，一般可經(jīng)由XRD和SEM來(lái)分析材料成分和表面形貌。在實(shí)驗中，我們制備的鋁基復合陶瓷散熱器，則采用了獲得具有最佳分散穩定性氧化鋁粉料懸浮液的方式，然后經(jīng)由球磨后，加入甲基纖維素和丙三醇等，繼續較長(cháng)時(shí)間球磨，并將球磨后的陶瓷漿料真空除泡，從而獲得了Al2O3陶瓷漿料。將陶瓷漿料在低溫的冷塬上流延成型，控制刮刀間隙為薄層，就可以得到單層流延片，待流延層結晶后，重復操作。冷凍干燥較長(cháng)時(shí)間后，再高溫燒結，保溫短時(shí)間，退火時(shí)隨爐冷卻至室溫，就可以得到鋁基多孔氧化鋁陶瓷片。

　　散熱效率更高

　　由結構函數的方法，可以測試得出熱阻曲線(xiàn)。首先通過(guò)正向電壓法，可以測得所用光源K系數為13.386mv/K，6063鋁材料的比熱容為900J/Kg.K、材料的熱導率為200W/（m.K），而鋁基陶瓷散熱器表面的氧化鋁陶瓷熱導率則為25W/（m.K），比熱容為859J/Kg.K，并且鋁基陶瓷散熱器具有更小的熱記憶特性，表面為多孔陶瓷，所以理論上具有更佳的散熱特性。通過(guò)以上測試數據我們可以得知，鋁基陶瓷散熱器的熱阻比6063鋁材料的熱阻小0.06左右。由此可以看出，在室溫25℃左右的工況下，采用相同的60W光源情況下，鋁基陶瓷散熱器的散熱效率更高，相對于普通的立體散熱架構散熱器效率可以提升11%左右。

　　不僅如此，鋁基陶瓷散熱器由于外層為Al2O3陶瓷，從而使得散熱器更加的安全，更容易通過(guò)安規的相關(guān)測試。在應用于室外條件下，表面更不易腐蝕，從而保證了燈具長(cháng)期的可信耐性。針對鋁基陶瓷表面多孔陶瓷的附著(zhù)粘度，任忠鳴等利用添加二氧化硅的方式采用干壓法制備了多孔鋁基陶瓷材料，增強了陶瓷材料的附著(zhù)粘度。同樣對于鋁基陶瓷散熱器，也將針對其在嚴苛環(huán)境下的使用考慮進(jìn)一步增強其附著(zhù)粘度，這將是下一步工作的重點(diǎn)之一。

　　對于散熱器最后整體散熱性能的影響，不同材料的接觸性也會(huì )表現不同，以下結果基于TH3000K光源，該光源的K系數為13.79mv/K，當導熱介質(zhì)為導熱硅脂時(shí)，散熱環(huán)境為冷板，分別采用螺絲固定和將光源粘貼在冷板上進(jìn)行測試：結果表明，對于導熱硅脂而言，緊固力對于散熱的性能影響不大，而使用導熱硅脂時(shí)不同緊固力下光源工作時(shí)的結點(diǎn)溫度也表明，在兩種情況下光源工作的結點(diǎn)溫度相差不大。同時(shí)，我們發(fā)現，當采用鋁基柔性石墨片的時(shí)候，需要較大的緊固力，否則會(huì )使得熱粘結層的熱阻值大為增加。對于相同光源而言，熱阻較大則意味著(zhù)光源工作在更高的結點(diǎn)溫度下，從而會(huì )加劇光源的衰減。

　　標準化模組拼接

　　由單個(gè)散熱片組裝成為模組散熱器，同時(shí)也實(shí)現散熱器模組的標準化，可以拼接成為更大功率的燈具，實(shí)現簡(jiǎn)單有效的系統集成?；谀＝M化的設計，以及相配套的光源、標準透鏡、壓板、驅動(dòng)電源等，可以實(shí)現燈具組裝和維修的簡(jiǎn)單化。在該核心模組的基礎上，除實(shí)現自己特有的燈具外觀(guān)造型，還可以形成自己特有的產(chǎn)品和品牌。

　　陜西唐華能源公司通過(guò)標準化來(lái)實(shí)現光引擎的兼容性和互換性，并以此加速LED技術(shù)的廣泛應用，為燈具制造商、照明工程公司以及用戶(hù)提供一個(gè)更好更有效的大功率LED照明應用解決方案。

　　標準化的設計和生產(chǎn)，不僅使得各個(gè)公司的產(chǎn)品可以兼容，易于更換和維護，而且有利于批量化生產(chǎn)，成本更為低廉，使得照明的上下游供應鏈配合得更為適宜，從而可以實(shí)現更加可靠、實(shí)用的功能性照明。