技术交流

首页>技术交流>技术交流

如何选择一款好的散热器

时间: 2014-5-26 16:55:54浏览:2109
 

我们知道,LED灯工作过程中,只有不到20%-30%转化成光能,约有70%-80%能量转化为热能。如果这部分热能不及时散出,重则导致光源烧毁,轻则引起芯片结温升高、寿命减少、光通量下降。因此做LED照明时,选用散热器是非常必要的。然而,如何选择一款好的散热器呢?我们应该主要从以下几个方面考虑:

散热器的材质;

散热器的结构;

散热器的核心技术;

 

在常温且稳定的环境中,散热形式主要有:辐射、对流、传导。而散热效果好坏,主要取决于散热器所选用材质的导热系数和散热速率、散热器的散热面积、及散热器整体与周围环境的温差。

 

一、材质:考虑到性价比,市面上主流散热器主要选用铜或者铝合金,这是因为铜、铝这两种金属导热散热性能都比较好。铜的导热系数为401W/M.K,比热容385J/KG.K,密度8.9G/立方厘米;铝的导热系数为237W/M.K,比热容903J/KG.K,密度2.7G/立方厘米。考虑到加工性能,更多的时候,我们不会选用纯铜或纯铝进行加工,而采用其合金。铝合金又可细分为铸铝和拉伸铝。

相比较而言,铜的导热性更好。那么是不是选用铜质作为散热材料更好呢,其实也不尽然,因为单位体积的铝的散热性要比铜好一些。那么能不能做出一种散热器,集两者优点,用铜导热、用铝鳍片散热呢?理论很好,但实际操作难以实施。因为两种金属难以完美的结合,产生的微小缝隙,会形成接触性热阻。更何况在散热器使用过程中,反复地热胀冷缩,两种金属的膨胀系数不同,所产生的缝隙也会越来越大,导致接触性热阻增加。

因此我们可以把散热材料聚焦在铝合金上了。铸铝虽然比较便宜,但是导热散热能力都相对差一些,而且加工性能也比较差,一般只有低端型材散热器会选用。而具有良好的导热散热性能的6063拉伸铝(导热系数201W/M.K),则成为我们高品质技术散热器材料的首选。

 

二、结构:从结构来讲,我们首推一体化结构。因为只有一体化结构才能为产品的稳定性提供可能!同时该结构可最大限度的避免内部导热体与外部散热鳍片之间的接触性热阻。优质的散热器内部导热体与散热鳍片最外端的温差可控制在一度之内。

 

另一方面,充分利用空间给散热器提供最大的散热面积,也是非常重要的。市场上我们见到的散热器,最多的是圆形太阳花式,甚至把每个鳍片都设计成波浪纹形式,这都是出于在有限的空间提供最大散热面积的需要。至于散热鳍片的分布疏密、鳍片长短,也具有很高要求,这些将涉及到导热体的导热能力、导热能力与散热能力的合理分配等,都经过严格的传热学计算。虽然不少公司致力于模仿,但只能模仿到形似,却无法模仿出其的精髓。

 

三、核心技术:衡量一款散热器的好坏,最重要是看它的核心技术------热传导能力。散热器只有在具备良好的热传导能力条件下,才能令散热器整体具备良好的均温性。均温性的意义在于,能够令散热器所有部位,整体与周围环境形成较大的温差。了解牛顿冷却定律的都知道,当物体表面与周围环境存在温度差时,单位时间内从单位面积散失的热量与温度差成正比。也就是说,整体与周围温差越大,散热效果越好。

 

为什么强调整体呢?这是因为作为一个散热器,如果只有与光源接触的部分温度高,而受材质导热率限制,远离光源的部分温度会逐渐降低,直至与周围环境无法形成温差,那么,这部分散热面积是浪费的,在同等空间体积下,就要比均温性良好的散热器,散热性能差很多。

基于此原理,一些公司开始了对散热器的导热研究,并且有了各自的方式和成果。有的把散热器做成中空的,以增加热空气对流;有的在中心镶铜柱增加材料导热率;有的把芯部植入热管增加导热性能;效果各有千秋。(作为一个业内从业人士,恕我不便评说,有兴趣的朋友可以参考中科院热物理所专家唐大伟先生的相关专业论述。)

 

在此,我想与大家分享一下我所了解的微槽群复合相变技术在LED散热器上的应用原理:

微槽群复合相变散热器的中心是一个密闭的腔体,使用独到的技术,令其达到分子级的密封。腔体内拥有独特传热工质(无毒无公害,经过ROHS认证),在特殊的运行环境下,该技术取热能力可达到100W/平方厘米。

 

高导热金属材料(导热系数为201W/m.K)将LED光源芯片工作时产生的热量迅速吸收并均匀散布于散热器取热板,取热板的另一面为密闭腔体的底板,上面密布微槽群,在高密导流道毛细力的作用下,腔内液体工质均匀沉积于散热底板表面。

在特殊运行环境下,当散热底板温度累积至触发腔内液体相变临界点时,腔内液体工质产生相变,以每秒300米的速度,将不小于40千焦/摩尔的热量从取热板上带走,从而达到通过取热板给LED芯片降温的目的,此为取热过程。

密闭于腔体内相变为气体的工质,在同样的特殊运行环境下,接触到腔壁时,由于温度差,于腔壁冷凝结露,相变成液体,同时释放热量均匀传递给腔壁,当液体工质累积到一定量时,由于重力作用,回流至腔体底部,参与下一次相变过程。此周而复始将热量带走的过程,我们称之为导热过程。

腔壁及散热翅片同样为导热系数201W/m.K的金属导热材料,所以腔壁取得的热量,可以迅速而均匀的传导至散热器的所有表面。

正常情况下,该散热器横向温差在1度左右;纵向温差,一般不超过5度。此优异的传热结果,显示该散热器拥有良好的均温性。其优异的散热效果不言而喻。

 

最后再讲一讲选择LED散热器的其它注意事项:

1.其结构是否具有长期的稳定性?

2.体积、重量是否能满足要求?

3.配件能否与市场上其它公模的产品配套?

4.内部如果有液体,是否能做到环保无公害?

5.内部如果有液体,是否会与所用金属产生化学反应,反应所生成的气体是否会对散热器和环境产生影响?

6.是否进行表面处理,以适应风沙盐雾等特殊环境使用?

7.能否进行二次加工,比如光源需要焊接在散热器取热面上时是否可行?

 

另外我再强调非常重要的一点,就是该散热器供应商是否拥有整体热管理解决方案。因为散热器只是热管理的一个重要环节但不代表全部,还有很多其它环节需要注意:热管理整体解决方案是否成熟,我们可以用木桶理论来衡量,大家不是看你某些点有多突出,而是要看你是否有致命的短板。

比如在某些短期内特殊高温条件下,为了保护光源不受不可逆的损伤,可否通过电源等方式进行调节;光源与散热器之间的导热介质导热率不高或者寿命不能满足要求,能否用其它介质取代等等。产品固然重要,整体服务水平更加重要。因为最终客户追求的的产品是:

                               

                               

                               

 

最后,我真诚地希望大家能够选择到自己满意的产品。

        北京瑞德桑节能科技有限公司祝大家

          生意兴隆,财源广进!

          谢谢!

 

 

售后热线

北京:010-82156266

深圳:0755-23228669-8015