近年來,隨著電子產(chǎn)品的高密度、高集成度,熱解決方案的重要性越來越高,LED照明也不例外,也需要熱解決方案。 雖然白熾燈和螢光燈的能量損失大,但是大部分能量都是通過紅外線直接放射出去,光源的發(fā)熱少;而LED,除了作為可視光消耗的能量,其他能量都轉(zhuǎn)換成了熱。另外,由于LED封裝面積小,通過對流和輻射的散熱少,從而積累了大量的熱。

熱解決方案是?

接下來來考慮怎么制定熱解決方案。熱解決方案簡單的說就是解決因為熱產(chǎn)生的各種問題。主要有：

1. 因為熱膨脹導(dǎo)致彎曲和龜裂

2. 電子電路的運(yùn)行障礙

3. 材料品質(zhì)惡化

除此之外,也會擔(dān)心如果發(fā)熱會不會損壞設(shè)備?為了避免這些問題,要盡量控制電子設(shè)備的溫度,也就是說有效散熱很重要,重點是考慮機(jī)器的使用環(huán)境和安裝方法制定最佳的熱解決方案。 下面列舉了由熱導(dǎo)致的問題。后半部分以LED燈 為例,就LED相關(guān)的解決方案進(jìn)行解說。

由熱導(dǎo)致的問題

1.因為熱膨脹導(dǎo)致彎曲和龜裂

電子設(shè)備由多個零件構(gòu)成,每個零件的材質(zhì)都不一樣,熱脹冷縮的尺度也不一樣。因此, 當(dāng)各種材質(zhì)組合在一起的時候就有可能使材質(zhì)發(fā)生彎曲,膨脹時,產(chǎn)品在連接處因為應(yīng)力過多就會產(chǎn)生龜裂。

2.電子電路的運(yùn)行障礙

一般來說,作為熱源的半導(dǎo)體 元件 ,有這樣一個特性,即當(dāng)電子設(shè)備中的半導(dǎo)體元件溫度上升,電的阻抗就會變小。這樣就容易陷入“溫度上升-阻抗下降-電流增加-熱增加-溫度上升”的惡性循環(huán),進(jìn)而容易發(fā)生燒斷的現(xiàn)象。

3.材料品質(zhì)的惡化

一般說來,電子設(shè)備中使用的材料容易氧化,溫度越高氧化越快,如果讓這些材料反復(fù)經(jīng)過高溫氧化,就會縮短其壽命。同時,反復(fù)加熱,材料多次膨脹,多次冷縮,會降低材料的強(qiáng)度,從而破壞了材料。

LED的熱解決方案

下面以LED燈為例,具體討論LED的熱解決方案。

要避免電子設(shè)備的發(fā)熱有多種方法。比如,加散熱器,在熱源周圍安置能提供冷氣的風(fēng)扇。前者是通過增加散熱面積,來增加散熱的通道,后者是使熱不在熱源周圍聚集。 但是,正如圖1 LED燈的概括圖所示,LED封裝時不能直接連接散熱器,也沒有安裝風(fēng)扇的位置。而且內(nèi)部電源電路 板也會產(chǎn)生熱量,因此LED燈的散熱問題可以說是一個非常棘手的問題。這樣,如何有效使用LED安裝材質(zhì)和散熱器就變得很重要。

那么如何有效利用LED安裝材質(zhì)和散熱器呢?首先必須把握產(chǎn)生熱的傳熱路徑。

LED元件產(chǎn)生的熱通過封裝的導(dǎo)線向電路板移動 ,然后再通過散熱器放熱。電源電路板產(chǎn)生的熱也是如此,通過電路板周圍的空氣和填充材質(zhì),透過散熱器向外部散熱。

熱解決方案中重要的是排除傳熱路徑中阻礙傳熱的因素,比如可以考慮在傳熱路徑中使用導(dǎo)熱性能好的材質(zhì)、擴(kuò)大路徑的斷面面積(例如,粗的銅線比細(xì)的銅線更容易導(dǎo)熱)、涂導(dǎo)熱潤滑劑使產(chǎn)品的連接部位不留空隙。

另外,即使通過這些提高了導(dǎo)熱特性,但如果散熱器不向外部散熱,內(nèi)部還是會聚集很多熱。因此也必須提高散熱器表面的放熱特性。典型的方法就是在表面多安裝幾個散熱片,擴(kuò)大散熱器的放熱面積。