LED的散熱標(biāo)題將是限制它未來能否在市場上取得更大成功的重要因素。目前業(yè)界的很多研究都集中在散熱器上，但對LED和散熱表面之間的隔層研究較少。 不過，只要我們在設(shè)計(jì)思路和材料應(yīng)用上做出一些轉(zhuǎn)變，我們就不僅可以明顯提高熱治理性能和可靠性，而且還可以得到一個(gè)更簡化的系統(tǒng)。應(yīng)用陶瓷作為散熱器、電路載體和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一個(gè)部分，請求我們有一些全新的思考模式和意愿，來克服傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式。
基于盤算流體力學(xué)(CFD)的仿真過程支撐熱優(yōu)化和產(chǎn)品技巧設(shè)計(jì)。本文將論述理論根據(jù)、概念驗(yàn)證、以及如何終極用陶瓷散熱器實(shí)現(xiàn)這些改良。
眾所周知，LED的發(fā)光效率很高，而且還由于體積很小而深受設(shè)計(jì)師偏愛。但只有當(dāng)不考慮散熱治理時(shí)，它們才真的“很小”。固然與白熾燈光源高達(dá)2500℃的工作溫度相比，LED光源溫度要低得多。因此，很多設(shè)計(jì)師終極熟悉到，散熱是一個(gè)大標(biāo)題。盡管LED也產(chǎn)生熱量，但它相對來說不是很高，因此散熱對LED本身來說還不是一個(gè)標(biāo)題。不過，驅(qū)動LED工作的半導(dǎo)體器件答應(yīng)的工作溫度低于100℃。
根據(jù)能量守恒定律，熱能必需轉(zhuǎn)移到四周區(qū)域。LED只能應(yīng)用100℃熱點(diǎn)和25℃環(huán)境溫度之間的一個(gè)很小的溫度間隙，因此只供給75 Kelvin。其成果是，需要應(yīng)用一個(gè)較大的表面和powerful散熱治理。
兩個(gè)優(yōu)化塊見圖1，Group 1是LED，它基礎(chǔ)上是不能觸摸的。它的中心部位是一個(gè)***片和一個(gè)散熱銅金屬塊，用于連接***片與LED的底部。從散熱的角度看，幻想的解決措施是將***片直接邦定到散熱器上。但從大批量生產(chǎn)的角度來看，這一想法在貿(mào)易上是不現(xiàn)實(shí)的。我們將LED看作是一個(gè)尺度化的不能修正的“目錄”的產(chǎn)品。它是一個(gè)黑盒子。


Group 2包含了散熱器，它將熱源的能量傳遞到空氣中。通常情況下，四周的空氣是自由或強(qiáng)迫對流。散熱材料越不雅觀，它就越需要被暗躲起來。但你暗躲的越多，冷卻的效率也越低。與之相反，可以應(yīng)用雅觀和高價(jià)值的材料。這些散熱材料直接***露在空氣中，并成為看得見的產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一部分。
在Groups 1和Groups 2之間的是Groups 3，它供給機(jī)械連接、電氣盡緣和熱傳遞。這似乎是抵觸的，由于大多數(shù)材料同時(shí)具有良好的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性。反之亦然，幾乎每一個(gè)電氣盡緣材料也是熱障材料。
最好的調(diào)和措施是將LED焊接在PCB板上，PCB再用膠水粘合到金屬散熱器上。這樣PCB作為電路板的初始功效就可以得到保持。固然PCB存在很多不同的熱導(dǎo)率，但它們?nèi)匀皇菬徂D(zhuǎn)移的一個(gè)障礙。