LED散熱解決方案

　　LED鋁基板設(shè)計(jì)選擇 

　　LED線路設(shè)計(jì)為了更好的解決散熱問(wèn)題，LED和有些大功率IC需要用到鋁基線路板。 

　　鋁基板pcb由電路層（銅箔層）、導(dǎo)熱絕緣層和金屬基層組成。電路層要求具有很大的載流能力，從而應(yīng)使用較厚的銅箔，厚度一般35μm~280μm；導(dǎo)熱絕緣層是PCB鋁基板核心技術(shù)之所在，它一般是由特種陶瓷填充的特殊的聚合物構(gòu)成，熱阻小，粘彈性能優(yōu)良，具有抗熱老化的能力，能夠承受機(jī)械及熱應(yīng)力。IMS-H01、IMS-H02和LED-0601等高性能PCB鋁基板的導(dǎo)熱絕緣層正是使用了此種技術(shù)，使其具有極為優(yōu)良的導(dǎo)熱性能和高強(qiáng)度的電氣絕緣性能；金屬基層是鋁基板的支撐構(gòu)件，要求具有高導(dǎo)熱性，一般是鋁板，也可使用銅板（其中銅板能夠提供更好的導(dǎo)熱性），適合于鉆孔、沖剪及切割等常規(guī)機(jī)械加工。工藝要求有：鍍金、噴錫、osp抗氧化、沉金、無(wú)鉛ROHS制程等。 

　　基材：鋁基板產(chǎn)品特點(diǎn)：絕緣層薄，熱阻��；無(wú)磁性；散熱好；機(jī)械強(qiáng)度高產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)厚度：0.8、1.0、1.2、1.5、2.0、2.5、3.0mm銅箔厚度：1.8um35um70um105um140um特點(diǎn)：具有高散熱性、電磁屏蔽性，機(jī)械強(qiáng)度高，加工性能優(yōu)良。用途：LED專用功率混合IC（HIC）。 

　　鋁基板是承載LED及器件熱傳導(dǎo)，散熱主要還是靠面積，集中導(dǎo)熱可以選擇高導(dǎo)熱系數(shù)的板材，比如美國(guó)貝格斯板材；慢導(dǎo)熱或散熱國(guó)產(chǎn)一般材料即可。價(jià)格相差較大，貝格斯板材生產(chǎn)出成品大概需要4000多元平米，一般國(guó)產(chǎn)材料就1000多元平米。LED一般使用電壓不是很高，選擇1mil厚度絕緣層耐壓大于2000V即可。 

　　散熱參考設(shè)計(jì)方法： 

　　為什么要進(jìn)行熱設(shè)計(jì)? 

　　高溫對(duì)電子產(chǎn)品的影響：絕緣性能退化；元器件損壞；材料的熱老化；低熔點(diǎn)焊縫開裂、焊點(diǎn)脫落。 

　　溫度對(duì)元器件的影響：一般而言，溫度升高電阻阻值降低；高溫會(huì)降低電容器的使用壽命；高溫會(huì)使變壓器、扼流圈絕緣材料的性能下降，一般變壓器、扼流圈的允許溫度要低于95C；溫度過(guò)高還會(huì)造成焊點(diǎn)合金結(jié)構(gòu)的變化—IMC增厚，焊點(diǎn)變脆，機(jī)械強(qiáng)度降低；結(jié)溫的升高會(huì)使晶體管的電流放大倍數(shù)迅速增加，導(dǎo)致集電極電流增加，又使結(jié)溫進(jìn)一步升高，最終導(dǎo)致組件失效。 

　　熱設(shè)計(jì)的目的 

　　控制產(chǎn)品內(nèi)部所有電子元器件的溫度，使其在所處的工作環(huán)境條件下不超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范所規(guī)定的最高溫度。最高允許溫度的計(jì)算應(yīng)以元器件的應(yīng)力分析為基礎(chǔ)，并且與產(chǎn)品的可靠性要求以及分配給每一個(gè)元器件的失效率相一致。 

[$page]　　LED散熱設(shè)計(jì)一般按流體動(dòng)力學(xué)軟件仿真和做基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。 

　　流體流動(dòng)的阻力：由于流體的粘性和固體邊界的影響，使流體在流動(dòng)過(guò)程中受到阻力，這個(gè)阻力稱為流動(dòng)阻力，可分為沿程阻力和局部阻力兩種。 

　　沿程阻力：在邊界沿程不變的區(qū)域，流體沿全部流程的摩檫阻力。 

　　局部阻力：在邊界急劇變化的區(qū)域，如斷面突然擴(kuò)大或突然縮小、彎頭等局部位置，是流體的流體狀態(tài)發(fā)生急劇變化而產(chǎn)生的流動(dòng)阻力。 

　　通常LED是采用散熱器自然散熱，散熱器的設(shè)計(jì)分為三步： 

　　1：根據(jù)相關(guān)約束條件設(shè)計(jì)處輪廓圖。 
　　2：根據(jù)散熱器的相關(guān)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則對(duì)散熱器齒厚、齒的形狀、齒間距、基板厚度進(jìn)行優(yōu)化。 
　　3：進(jìn)行校核計(jì)算。 

　　散熱器的設(shè)計(jì)方法 

　　自然冷卻散熱器的設(shè)計(jì)方法 

　　考慮到自然冷卻時(shí)溫度邊界層較厚，如果齒間距太小，兩個(gè)齒的熱邊界層易交叉，影響齒表面的對(duì)流，所以一般情況下，建議自然冷卻的散熱器齒間距大于12mm，如果散熱器齒高低于10mm，可按齒間距≥1.2倍齒高來(lái)確定散熱器的齒間距。 

　　自然冷卻散熱器表面的換熱能力較弱，在散熱齒表面增加波紋不會(huì)對(duì)自然對(duì)流效果產(chǎn)生太大的影響，所以建議散熱齒表面不加波紋齒。 

　　自然對(duì)流的散熱器表面一般采用發(fā)黑處理，以增大散熱表面的輻射系數(shù)，強(qiáng)化輻射換熱。 

　　由于自然對(duì)流達(dá)到熱平衡的時(shí)間較長(zhǎng)，所以自然對(duì)流散熱器的基板及齒厚應(yīng)足夠，以抗擊瞬時(shí)熱負(fù)荷的沖擊，建議大于5mm以上。