大功率LED 散熱問題的探討

3.3.1 使散熱增大

散熱面積越大，散熱器的熱容量也就越大。對散熱器散熱效果具有重要影響的因素就是，不同的肋間距和肋片高度決定的對流面積。散熱器的換熱系數(shù)、內(nèi)氣流組織、應(yīng)用特點(diǎn)等都受到肋片布局的直接影響。采用波紋狀肋面所制造的紊流，可以進(jìn)一步提高換熱系數(shù)。

相關(guān)專家針對平板翅片方散熱器當(dāng)中存在的不足，提出了一種設(shè)有釘柱的復(fù)合型散熱器。在相同的風(fēng)速下，翅柱式散熱器與板翅式散熱器相比較，其表面Nusselt 數(shù)要高出30% 到45%.在相同的泵送功率下，翅柱式散熱器與板翅式散熱器相比，收益因子也要高出大約20%.由此可見，翅柱式散熱器在工作情況大致相同的條件下，具有更好的散熱性能、更可靠的性高、以及更低的使用成本，其使用價值在冷卻電子設(shè)備當(dāng)中相對較高。

3.3.2 使用導(dǎo)熱性能相對較好的材料制作散熱器

銅和鋁成為了目前常用的散熱器材料，相對來說，鋁的密度小，導(dǎo)熱性能較好，成本低且加工方便。銅的導(dǎo)熱率比鋁要大，由純銅打造的散熱器很多都具有超強(qiáng)散熱能力，但是銅材料易氧化，加工和材料本身成本都較高。綜合銅和鋁各自的特點(diǎn)，使用鋁來做散熱片，銅做底部，具有良好經(jīng)濟(jì)性和較高的散熱性能的復(fù)合型散熱器就此出現(xiàn)。

3.3.3 強(qiáng)迫冷風(fēng)

為了改善氣流組織、改善散熱效果、加快散熱片周圍空氣的流動、提高對流換熱系數(shù)，要選擇合適的鼓風(fēng)機(jī)或風(fēng)扇。

相對來說水冷(液冷)的散熱效率是比較高的，而且和風(fēng)冷散熱相比，沒有高噪音缺點(diǎn)，熱傳導(dǎo)率也能達(dá)到傳統(tǒng)風(fēng)冷的20 倍以上，在解決噪音和降溫當(dāng)中，效果明顯。循環(huán)管、散熱片、微型水泵、循環(huán)管，水冷散熱裝置可大致分為以上四個部分。水冷散熱的工作原理(圖三所示)比較簡單，散熱裝置通過泵來產(chǎn)生動力，從而將液體在密閉系統(tǒng)中循環(huán)推動，通過液體的不斷循環(huán)來將吸熱和芯片所產(chǎn)生的熱量，傳遞到表面積更大的散熱裝置當(dāng)中，是一個密閉的液體循環(huán)散熱裝置。液體冷卻之后會從新回流到吸熱設(shè)備當(dāng)中，如此循環(huán)往復(fù)的工作。

4 結(jié)論

對于單芯片的LED 來說，散熱片的數(shù)量越多，其散熱面積就越大，芯片的熱阻和結(jié)溫也就越低。減小粘接材料的厚度，增大粘接材料的導(dǎo)熱率，可降低芯片的熱阻和結(jié)溫，有利于散發(fā)芯片的熱量。增加肋片的數(shù)量，增大肋片的直徑，對降低芯片的熱阻和結(jié)溫極為有利。隨著散熱面積的增大，當(dāng)散熱面積較小時，芯片的熱阻和結(jié)溫會急劇下降，散熱面積在增大到0.012 平方米時，隨著面積的增大芯片的熱阻和結(jié)溫會隨之降低，散熱面積繼續(xù)增大到0.024 平方米時，如果散熱面積再繼續(xù)增大，那么芯片的熱阻和結(jié)溫也不會隨之降低。隨著環(huán)境溫度的升高芯片結(jié)溫會隨之直線上升，同一個散熱器的熱阻不會受到環(huán)境溫度的影響。隨著加載功率的增大，芯片結(jié)溫會直線性增大，對于熱阻加載功率只有很小的影響。