智能仪器-大功率led散热问题

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1、大功率LED散热解决方案方案一：LED的散热方式：散热的方式——主要是物理方式1.辐射辐射是指机体以发射红外线方式来散热。当皮肤温高于环境温度时，机体的热量以辐射方式散失。辐射散热量与皮肤温、环境温度和机体有效辐射面积等因素有关。在一般情况下，辐射散热量占总散热量的40%。当然，如果环境温度高于皮肤温，机体就会吸收辐射热。炼钢工人在炉前作业，炎热的夏季农民在日照下田间劳动也会遇到这种情况。2.传导与对流传导就是机体通过传递分子动能的方式散发热量。当人体与比皮肤温低的物体（如衣服、床、椅等）直接接触时，热量自身体传给这些物体。临床上，用冰帽、冰

2、袋冷敷等方法给高热病人降温，就是利用这个原理，对流就是空气的流动，这是以空气为介质来进行散热。大功率LED的散热问题LED是个光电器件，其工作过程中只有30%左右的电能转换成光能，其余的电能几乎都转换成热能，使LED的温度升高。在大功率LED中，散热是个大问题。例如，1个10W白光LED若其光电转换效率为20%，则有8W的电能转换成热能，若不加散热措施，则大功率LED的器芯温度会急速上升，当其结温（TJ）上升超过最大允许温度时（一般是120℃），大功率LED会因过热而损坏。因此在大功率LED灯具设计中，最主要的设计工作就是散热设计。图1 散热

3、路径图热是从温度高处向温度低处散热。大功率LED主要的散热路径是：管芯→散热垫→印制板敷铜层→印制板→环境空气。若LED的结温为TJ，环境空气的温度为TA,散热垫底部的温度为Tc（TJ＞Tc＞TA），散热路径如图1所示。在热的传导过程中，各种材料的导热性能不同，即有不同的热阻。若管芯传导到散热垫底面的热阻为RJC（LED的热阻）、散热垫传导到PCB面层敷铜层的热阻为RCB、PCB传导到环境空气的热阻为RBA,则从管芯的结温TJ传导到空气TA的总热阻RJA与各热阻关系为：RJA=RJC+RCB+RBA；各热阻的单位是℃/W。可以这样理解：热阻越

4、小，其导热性能越好，即散热性能越好。PCB基板材料,按照材料的性质来划分,基本上可以分为纸基印制板、环氧玻纤布印制板、复合基材印制板、特种基材印制板等多种基板材料纸基阻燃覆铜板。(1)纸基印制板这类印制板使用的基材以纤维纸作增强材料，浸上树脂溶液(酚醛树脂、环氧树脂等)干燥加工后，覆以涂胶的电解铜箔，经高温高压压制而成。按美国ASTM/NEMA(美国国家标准协会/美国电气制造商协会)标准规定的型号，主要品种有FR-1、FR-2、FR-3(以上为阻燃类XPC、XXXPC(以上为非阻燃类)。全球纸基印制板85%以上的市场在亚洲。最常用、生产量大的

5、是FR-1和XPC印制板。(2)环氧玻纤布印制板这类印制板使用的基材是环氧或改性环氧树脂作黏合剂，玻纤布作为增强材料。这类印制板是当前全球产量最大，使用最多的一类印制板。在ASTM/NEMA标准中，环氧玻纤布板有四个型号：G10(不阻燃)，FR-4(阻燃)；G11(保留热强度，不阻燃)，FR-5(保留热强度，阻燃)。实际上，非阻燃产品在逐年减少，FR-4占绝大部分。FR-4CEM-1PCB板　(3)复合基材印制板这类印制板使用的基材的面料和芯料是由不同增强材料构成的。使用的覆铜板基材主要是CEM(compositeepoxymaterial)

6、系列，其中以CEM-1和CEM-3最具代表性。CEM一1基材面料是玻纤布，芯料是纸，树脂是环氧，阻燃；CEM-3基材面料是玻纤布，芯料是玻纤纸，树脂是环氧，阻燃。复合基印制板的基本特性同FR-4相当，而成本较低，机械加工性能优于FR-4。MCPCB板　(4)特种基材印制板金属基材(铝基、铜基、铁基或因瓦钢)、陶瓷基材，根据其特性、用途可做成金属(陶瓷)基单、双、多层印制板或金属芯印制板。结构为三层.最上面是一层极薄的线路板,中间为一层高导热的绝缘粘合剂,底层为铝.1．散热片要求外型与材质：如果成品密封要求不高，可与外界空气环境直接发生对流，建

7、议采用带鳍片的铝材或铜材散热片。2．有效散热表面积对于1W大功率LED白光（其他颜色基本相同）我司推荐散热片有效散热表面积总和≥50-60平方厘米。对于3W产品，推荐散热片有效散热表面积总和≥150平方厘米，更高功率视情况和试验结果增加，尽量保证散热片温度不超过60℃。3．连接方法大功率LED基板与散热片连接时请保证两接触面平整，接触良好，为加强两接触面的结合程度，建议在LED基板底部或散热片表面涂敷一层导热硅脂（导热硅脂导热系数≥3.0W/m.k），导热硅脂要求涂敷均匀、适量，再用螺丝压合固定。无铅锡膏，并非绝对的百分百禁绝锡膏内铅的存在，

8、而是要求铅含量必须减少到低于1000ppm(<0.1%)的水平，同时意味着电子制造必须符合无铅的组装工艺要求。在无铅锡膏在成分中，主要是由锡/银/铜三部分组成，由银