近年来,随着电子产品的高密度、高集成度,热解决方案的重要性越来越高,LED照明也不例外,也需要热解决方案。 虽然白炽灯和萤光灯的能量损失大,但是大部分能量都是通过红外线直接放射出去,光源的发热少;而LED,除了作为可视光消耗的能量,其他能量都转换成了热。另外,由于LED封装面积小,通过对流和辐射的散热少,从而积累了大量的热。
热解决方案是?
接下来来考虑怎么制定热解决方案。热解决方案简单的说就是解决因为热产生的各种问题。主要有：
1. 因为热膨胀导致弯曲和龟裂
2. 电子电路的运行障碍
3. 材料品质恶化
除此之外,也会担心如果发热会不会损坏设备?为了避免这些问题,要尽量控制电子设备的温度,也就是说有效散热很重要,重点是考虑机器的使用环境和安装方法制定最佳的热解决方案。 下面列举了由热导致的问题。后半部分以LED灯 为例,就LED相关的解决方案进行解说。
由热导致的问题
1.因为热膨胀导致弯曲和龟裂
电子设备由多个零件构成,每个零件的材质都不一样,热胀冷缩的尺度也不一样。因此, 当各种材质组合在一起的时候就有可能使材质发生弯曲,膨胀时,产品在连接处因为应力过多就会产生龟裂。
2.电子电路的运行障碍
一般来说,作为热源的半导体 元件 ,有这样一个特性,即当电子设备中的半导体元件温度上升,电的阻抗就会变小。这样就容易陷入“温度上升-阻抗下降-电流增加-热增加-温度上升”的恶性循环,进而容易发生烧断的现象。
3.材料品质的恶化
一般说来,电子设备中使用的材料容易氧化,温度越高氧化越快,如果让这些材料反复经过高温氧化,就会缩短其寿命。同时,反复加热,材料多次膨胀,多次冷缩,会降低材料的强度,从而破坏了材料。
LED的热解决方案
下面以LED灯为例,具体讨论LED的热解决方案。
要避免电子设备的发热有多种方法。比如,加散热器,在热源周围安置能提供冷气的风扇。前者是通过增加散热面积,来增加散热的通道,后者是使热不在热源周围聚集。 但是,正如图1 LED灯的概括图所示,LED封装时不能直接连接散热器,也没有安装风扇的位置。而且内部电源电路 板也会产生热量,因此LED灯的散热问题可以说是一个非常棘手的问题。这样,如何有效使用LED安装材质和散热器就变得很重要。
那么如何有效利用LED安装材质和散热器呢?首先必须把握产生热的传热路径。
LED元件产生的热通过封装的导线向电路板移动 ,然后再通过散热器放热。电源电路板产生的热也是如此,通过电路板周围的空气和填充材质,透过散热器向外部散热。
热解决方案中重要的是排除传热路径中阻碍传热的因素,比如可以考虑在传热路径中使用导热性能好的材质、扩大路径的断面面积(例如,粗的铜线比细的铜线更容易导热)、涂导热润滑剂使产品的连接部位不留空隙。
另外,即使通过这些提高了导热特性,但如果散热器不向外部散热,内部还是会聚集很多热。因此也必须提高散热器表面的放热特性。典型的方法就是在表面多安装几个散热片,扩大散热器的放热面积。
