提高LED部件散熱性能的方法探討

在芯片、液晶面板、各種電子部件的配置等諸多看點(diǎn)中，讓筆者感受到“真是下了工夫”的地方是散熱措施。使用導(dǎo)熱管、散熱片、均熱板等，讓容易發(fā)熱的部件釋放出熱量，每種產(chǎn)品使用的方法都有著自己的特點(diǎn)，體現(xiàn)了開發(fā)者的設(shè)計(jì)思路。

　　現(xiàn)在，有一家材料企業(yè)正努力在這些散熱措施中增加新的方法，這家企業(yè)就是開發(fā)陶瓷材料的西村陶業(yè)。該公司準(zhǔn)備推廣的散熱措施利用的是陶瓷電路板的高熱輻射率。

　　散熱措施顧問、ThermalDesignLaboratory代表董事國峰尚樹介紹說，熱的傳播方式有“熱傳導(dǎo)”、“對流”、“熱輻射”三種形態(tài)，晶格振動的傳播、金屬中自由電子的移動屬于“熱傳導(dǎo)”，流體運(yùn)動傳熱屬于“對流”，通過電磁波傳熱是“熱輻射”。西村陶業(yè)開發(fā)的方法就是利用陶瓷材料的紅外線輻射進(jìn)行散熱。

　　提高部件散熱性能的第三種方法

　　熱輻射散熱法的優(yōu)點(diǎn)是，在機(jī)殼密閉而且很薄、熱量無法通過對流轉(zhuǎn)移的情況下，可以釋放出熱量。一些技術(shù)人員很早以前就知道這種優(yōu)點(diǎn)，但充分利用的先例少之又少。不過，據(jù)西村陶業(yè)介紹，最近采用熱輻射散熱的LED照明產(chǎn)品有所增加。其中，日本一家照明器具企業(yè)將其應(yīng)用到了從投光器等大型LED照明器具到臺燈等小型產(chǎn)品的各種用途。

　　通過采用熱輻射散熱，可以提高投光器的散熱效率，無需再使用冷卻風(fēng)扇。不使用冷卻風(fēng)扇可以降低故障風(fēng)險(xiǎn)（風(fēng)扇因發(fā)生某種故障而癱瘓、導(dǎo)致無法散熱的風(fēng)險(xiǎn)），而且，因?yàn)闊o需多片狀散熱片，所以不會積塵，省去了清掃的麻煩。在制造臺燈時，通過采用熱輻射散熱，成功實(shí)現(xiàn)了光源附近的外殼的超薄設(shè)計(jì)。

　　令人興趣濃厚的是，無論是大型產(chǎn)品，還是小型產(chǎn)品，西村陶業(yè)向照明器具企業(yè)提供的陶瓷電路板基本相同。陶瓷電路板都是長55mm×寬30mm的橫長型六邊形、厚度為6mm左右，用螺絲把多芯片型LED模塊固定在電路板上使用。最大可使用功率為19W的高功率LED模塊。大型產(chǎn)品使用多個螺絲將LED模塊固定在陶瓷電路板上，小型產(chǎn)品使用1個。陶瓷電路板的材料采用純度為99.7％的氧化鋁，熱輻射率為0.97。表面平滑，平均粗糙度為0.5μm，直接用螺絲把LED模塊固定在電路板表面。

　　與金屬電路板和印刷電路板等相比，陶瓷電路板面臨的阻礙在于成本高。但是，如果能夠借助陶瓷電路板的通用化提高量產(chǎn)效果，就可以在某種程度上遏制成本的上漲。這需要增加量產(chǎn)數(shù)量，但截至目前，大量生產(chǎn)尚未展開，原因是企業(yè)對陶瓷電路板的高成本心存忌憚。

　　針對這種情況，西村陶業(yè)表示，采用陶瓷電路板后，用來安裝LED模塊的電路板和散熱片等散熱部件的總成本可以降低，今后打算以這種散熱成本為賣點(diǎn)做宣傳。該公司之所以如此自信，是因?yàn)椴捎迷摴井a(chǎn)品的照明器具企業(yè)在比較了采用陶瓷電路板的產(chǎn)品和采用傳統(tǒng)散熱設(shè)計(jì)的產(chǎn)品、并考慮了總成本后，無一例外地選擇了陶瓷電路板。對于壓縮總成本的思路能否普及，筆者今后也會密切關(guān)注?；蛟S，可以通過形狀簡潔的LED照明器具是否增加來預(yù)測普及的程度。