新聞中心

EEPW首頁 > 光電顯示 > 設(shè)計應(yīng)用 > LED球泡燈塑料外殼散熱器分析探討

LED球泡燈塑料外殼散熱器分析探討

作者: 時間:2011-07-24 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  最近器也引起人們的注意。按理導(dǎo)熱性能好的材料通常都是導(dǎo)電性能好的材料,反過來導(dǎo)電性能差的,其導(dǎo)熱性能一定也差。這是必然的。所以顯然金屬要比的導(dǎo)熱性好。實際上也是如此。那么,是不是塑料就一定不能用來做器呢?并不如此!

  最近國際上研發(fā)出了多種導(dǎo)熱塑料,其材料大多為以工程塑料和通用塑料為基材,如PP、ABS、PC、PA、LCP、PPS、PEEK等。然后在塑料中填充某些金屬氧化物粉末、碳、纖維或陶瓷粉末而成。例如將聚苯硫醚(PPS)與大顆粒氧化鎂(40~325目)相混合就可以制成一種絕緣形的導(dǎo)熱塑料。其典型的熱傳導(dǎo)率范圍為1-20 W/m-K,某些品級可以達到 100 W/m-K。這一數(shù)值大約是傳統(tǒng)塑料的5-100 倍,一般塑料的熱傳導(dǎo)率只有0.2 W/m-K。不過如果為了得到高導(dǎo)熱率而添加過多的金屬粉末,就會變成具有導(dǎo)電性。以致無法在某些場合應(yīng)用。美國Coolploy公司的一些導(dǎo)熱塑料的性能如下。

  E4505 (PC ): 導(dǎo)熱系數(shù) 10w/mk 導(dǎo)熱導(dǎo)電應(yīng)用:和輻射器
  D5108 (PPS): 導(dǎo)熱系數(shù) 10w/mk 導(dǎo)熱絕緣應(yīng)用:板子/芯片
  D5506 (LCP): 導(dǎo)熱系數(shù) 10w/mk 導(dǎo)熱絕緣應(yīng)用:板子/芯片
  D8102 (TPE): 導(dǎo)熱系數(shù) 3w/mk 導(dǎo)熱絕緣應(yīng)用:界面
  E5101 (PPS): 導(dǎo)熱系數(shù) 20w/mk 導(dǎo)熱導(dǎo)電應(yīng)用:

  那么為什么導(dǎo)熱塑料還可以做成散熱器呢?它的散熱性能能和傳統(tǒng)的鋁散熱器比美嗎?完全可以,甚至更好!

  我們知道,任何散熱器,除了要能快速地把熱量從發(fā)熱源傳導(dǎo)出到散熱器的表面,最后還是要靠對流和輻射把熱量散到空氣中。導(dǎo)熱系數(shù)高,只解決了傳熱快的問題,而散熱則主要由散熱面積、形狀、自然對流和熱輻射的能力決定,這些幾乎和材料的導(dǎo)熱性無關(guān)。所以只要有一定的熱傳導(dǎo)能力,塑料散熱器照樣可以成為良好的散熱器!

  一般來說,如果熱量從熱源到散熱器表面的距離小于5mm,那么只要導(dǎo)熱系數(shù)大于5時,其散熱就是由對流主導(dǎo)的了,這時候傳導(dǎo)散熱就已經(jīng)不起什么作用了。這可以從下面的曲線看出來。

導(dǎo)熱系數(shù)和傳導(dǎo)對流散熱的關(guān)系
  圖1. 導(dǎo)熱系數(shù)和傳導(dǎo)對流散熱的關(guān)系

  圖1中給出了導(dǎo)熱系數(shù)和傳導(dǎo)對流散熱的關(guān)系。圖中橫坐標(biāo)是導(dǎo)熱系數(shù),縱坐標(biāo)是熱源和環(huán)境的溫差。各種顏色的曲線是熱源和散熱器表面的距離。如果距離小于5mm(綠色曲線),那么只要導(dǎo)熱系數(shù)大于5,其散熱能力就完全由對流決定了。溫差越小、距離越小,導(dǎo)熱系數(shù)就越不重要。
而且對于理想的好散熱器來說,大約7成的熱是靠對流散熱,而3成的熱是靠輻射散熱。
而導(dǎo)熱塑料的輻射散熱能力一點也不遜色。下面是各種材料的熱輻射系數(shù)。

材料

鑄鐵

黑色塑料

拋光未氧化

0.05-0.1

0.3

0.02-0.1

0.06

0.8-0.9

粗加工輕微氧化

0.5-0.6

0.75

0.3-0.4

0.5

嚴(yán)重氧化

0.8-0.95

0.8-0.95

0.4-0.45

0.8

  所以可以說,如果兩個形狀完全相同的散熱器,一個是鋁做的,一個是導(dǎo)熱塑料做的,如果鋁做的散熱器沒有經(jīng)過發(fā)黑處理,其散熱能力還比不上黑色導(dǎo)熱塑料做成的散熱器!因為二者的對流散熱是一樣的,而輻射散熱則以塑料的更好!

  下面以一種上海合復(fù)新材料公司的散熱塑料為例,這種材料的指標(biāo)如下:

  和常用的鋁散熱器相比,不可忽視塑料導(dǎo)熱材料還有一些其他優(yōu)點。

澆鑄鋁散熱器

導(dǎo)熱工程塑料

導(dǎo)熱率

比較高

相對金屬較低

散熱效果

一般

相當(dāng)好

絕緣性能

不絕緣

極好的絕緣

加工方式

壓鑄,澆鑄,拉絲

注塑成型

LED連接方式

機械連接、粘接、焊接

機械連接、粘接、焊接

加工溫度

>500

>250

二次加工

需要

不需要

系統(tǒng)成本

中等

較高

  與傳統(tǒng)材料相比,導(dǎo)熱聚合物有較高的耐屈撓性和拉伸剛度,但抗沖擊強度較差,而且其固有的低熱膨脹系數(shù)可有效減少制件收縮。

  其實可以認為其最大的優(yōu)點是絕緣。鋁散熱器由于其良好的導(dǎo)電性往往是非隔離式電源在通過CE或UL認證時所擔(dān)心的一個因素,而采用塑料散熱器就可以同時采用非隔離式電源而不必擔(dān)心其安全問題。

  此外,它的密度要比鋁輕。鋁的密度是2700kg/m3,而塑料的密度為1420 kg/m3,差不多為鋁的一半,所以同樣形狀的散熱器,塑料散熱器的重量只有鋁的1/2。而且加工簡單,其成型周期可以縮短20-50%,這也就降低了成本的壓力。

  下圖為上海某公司生產(chǎn)的采用導(dǎo)熱塑料散熱器的。它可以散大約8瓦的功率。這個功率已經(jīng)接近球泡燈的極限功率(9W)。再要進一步加大其功率,就只能采用強制風(fēng)冷了。

塑料散熱器LED球泡燈

塑料散熱器的

  塑料散熱器的唯一缺點是單價比較貴,所以目前還不適合于LED路燈這類的大型LED散熱器中,而只適合于室內(nèi)小功率LED燈具。

主要性能參數(shù)

Therpoxy

熱變性溫度

180@3.2毫米

導(dǎo)熱系數(shù)

2.9 /.

表面電阻

>1012 歐姆

擊穿電壓

4000

阻燃

UL94 V0@1.3毫米

灼熱絲GWIT

750@1.3毫米



關(guān)鍵詞: LED球泡燈 塑料 外殼 散熱

評論


相關(guān)推薦

技術(shù)專區(qū)

關(guān)閉