led导热塑料与铝散热器散热性能对比-欧洲杯买球app

  散热导热是影响led照明的一大瓶颈。led灯具比传统的白炽灯能效高80%，但其组件和驱动器电路散热量成倍增长。如果这些热量不能及时排出，led灯具的发光度和寿命将会急剧下降。而最近几年，导热塑料以灯杯的形式作为散热器逐渐走红！导热塑料还可以做成散热器？它的散热性能能和传统的铝散热器（铝基板）能相媲美吗？今天跨越电子小编就给大家带来导热塑料与铝散热器两者散热性能的详细对比测试。

进行详细对比分析之前给大家普及一下散热系统基本知识：

1、相同环境条件下。如果热量从热源到散热器表面的距离能小于 5mm ，那么只要使用导热材料的导热系数大于 5w/m.k 时。一般而言，其散热性能就是由对流散热形式起主导作用，在这时候传导散热形式就已经不起什么作用了。这可以从下面的曲线看出来。

（图-1）

我们可以从上图（图-1）中看出导热系数和传导对流散热的关系。（图-1）横坐标是导热系数，纵坐标是热源和环境的温差。各种颜色的曲线是热源和散热器表面的距离。如果距离小于5mm（绿色曲线），那么只要导热系数大于5w/m.k，其散热能力就完全由对流决定了。温差越小、距离越小，导热系数就越不重要。问题1：当led热源到散热器的距离小于5mm，导热塑料的对流散热性能比铝基板的强吗？距离小于5mm能否做到？

2、一款理想的散热器来说，大约7成的热量是靠对流形式进行散热，而剩下3成的热量是靠辐射形式进行扩散处理。

问题2：导热塑料的辐射散热能力比铝基板逊色吗？

一、探究led热源到散热器的距离能否小于5mm。导热塑料与铝基板对流散热性能对比。

在我们实际led照明灯具应该过程中，大家应该观察到led发热源与铝基板是通过热传递媒介材料进行接触传导的。而使用导热塑料的led则没有使用导热传递媒介材料。所以热源与散热器的间隙也是影响其散热导热效果的重要因素。在led实际设计应用中能否保证热源到散热器的各处表面都保持小于5mm呢？要是散热是常规的翅片散热器，以及led是集成光源，热源的距离到达散热器表面的距离都会大于5mm，那么，显然导热塑料灯杯散热器的散热性能和效果就都大打折扣。实际使用led时，往往不能保证热源到散热器的表面距离小于5mm，如果用这个基本不能实现的条件来对比，是没有实际意义的。但导热塑料并非完全不能用，在某些情况下，由于某些条件、要求的限制，牺牲一些参数和性能，导热塑料还是可以用的。上面都是定性地说明。下面用我们使用试验测试的数据结果来给大家说明一下。（图-2）

1、试验测试的情况

做对比的两款导热塑料散热器和铝材散热器见图2。从这种导热塑料的规格书上看，其导热系数是15w/(m ℃)。 

图中（图-2） 1#塑料杯是标称 6w 的散热器，2#塑料杯是标称 3w 的散热器。因此也用标称 3w 的铝散热器来做测试对比。（因手头没有与 1#塑料杯对应的铝散热器，所以没有做对比试验。） 测试结温是采用电压法及该封装 led 的电压温度系数计算的。 测试数据见表 1。 

从这个对比试验我们可以观察到，导热塑料散热器要达到和铝材散热器相同的散热器效果，其体积需要增大接近一倍。

散热结构模拟模型（图-3）。图中，热源的直径是10mm，厚度1mm，假设为铜材，热源设置在表面。热功率设为1w。散热器的直径和厚度做不同尺寸调整来模拟。模拟时，散热的材料选用铝材6061型。

       我们先看散热片厚度为1.5mm时，直径改变后，导热塑料和铝材的散热比较。热源的底部到散热器纵向的距离小于5mm，而热源到边缘到散热器的横向边缘距离从5mm开始增加。表2是模拟计算的结果。

铝材表面材料处理说明。氧化发黑处理。高氧化情况一般是氧化不加填料，并且氧化层较薄。轻氧化而是铝材在自然条件下的氧化。抛光，这个大家也都知道。实际在做散热设计时，很少用到抛光表面的。这里只是为了比较才将这类表面也拿来计算。

我们可以从表3观察到，对于导热塑料，厚度增加后对散热的改善是非常明显的。说明厚度增加，在导热系数不高的情况下，通过增加截面积来减小热阻在作用非常显著。同时也看到，对于轻氧化和抛光铝，散热器厚度增加后的散热效果改善也是非常明显的。这说明，较高表面发射率的导热塑料和较低表面发射率的铝，要达到好的散热，需要有良好的、低热阻条件来达成。也即，离热源近的地方散热不足时，需要尽快地传导到远处的表面去散热。

随着散热面积的进一步增大，可以看到导热塑料的散热能力就是最差的了。这里就不再给出模拟数据了。

实际的散热，热流并不是只有一个方向传递，从热源出来的热量绝不可能依靠上、下、左、右、前、后各方向仅5mm的面积散热就可以的。散热器尺寸一定会在某些方向突破5mm距离，否则不足以散热。因此，图1的内容来说明导热塑料的优点实际是根本没有优点！

二、导热塑料与铝散热器辐射散热能力对比

说散热器大约7成的热是靠对流散热，而3成的热是靠辐射散热，泛泛地这样说，是误导。一般人没有系统学过传热学，就是学过，要对一个具体的散热器结构来计算对流和辐射的散热量也是很麻烦的。现在有了模拟软件，会用的读者可以利用软件计算后查看辐射量，就会明白那个说法是否正确。

对流量和辐射量的比例，和散热器的结构设计关系非常大。对于辐射散热，角系数的影响很大。举例说，两个平行的翅片，高度较高时，相对的面辐射散热量就非常小，即对辐射而言，相对的两个面基本不起辐射散热作用。因此，如何设计散热器结构，是需要下点功夫的。设计的好，辐射量和对流量可以平分秋色。

三、实验对比结论

如果仅从led散热设计角度而言，导热塑料的导热能力和铝制散热器相比，是没有优势而言的。除非厂家对led本身绝缘性能有特殊要求，才考虑使用导热塑料以灯杯的形式作为散热器使用。如果想要达到同样的导热效果必须数倍的增加导热塑料灯杯的体积，否则就会导致led散热性能下降。因此通过以上的实验结果给大家的建议是目前同等条件下，铝材散热器的实际导热效果是要比导热塑料更显著。在绝缘性能有特殊要求的情况下，导热塑料才是其散热器的考虑选项之一。