散熱導(dǎo)熱是影響LED照明的一大瓶頸。led燈具比傳統(tǒng)的白熾燈能效高80%，但其組件和驅(qū)動(dòng)器電路散熱量成倍增長。如果這些熱量不能及時(shí)排出，LED燈具的發(fā)光度和壽命將會(huì)急劇下降。而最近幾年，導(dǎo)熱塑料以燈杯的形式作為散熱器逐漸走紅！導(dǎo)熱塑料還可以做成散熱器？它的散熱性能能和傳統(tǒng)的鋁散熱器（鋁基板）能相媲美嗎？今天跨越電子小編就給大家?guī)韺?dǎo)熱塑料與鋁散熱器兩者散熱性能的詳細(xì)對(duì)比測(cè)試。

進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比分析之前給大家普及一下散熱系統(tǒng)基本知識(shí)：

1、相同環(huán)境條件下。如果熱量從熱源到散熱器表面的距離能小于 5mm ，那么只要使用導(dǎo)熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)大于 5W/m.K 時(shí)。一般而言，其散熱性能就是由對(duì)流散熱形式起主導(dǎo)作用，在這時(shí)候傳導(dǎo)散熱形式就已經(jīng)不起什么作用了。這可以從下面的曲線看出來。

（圖-1）

我們可以從上圖（圖-1）中看出導(dǎo)熱系數(shù)和傳導(dǎo)對(duì)流散熱的關(guān)系。（圖-1）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5W/m.K，其散熱能力就完全由對(duì)流決定了。溫差越小、距離越小，導(dǎo)熱系數(shù)就越不重要。問題1：當(dāng)LED熱源到散熱器的距離小于5mm，導(dǎo)熱塑料的對(duì)流散熱性能比鋁基板的強(qiáng)嗎？距離小于5mm能否做到？

2、一款理想的散熱器來說，大約7成的熱量是靠對(duì)流形式進(jìn)行散熱，而剩下3成的熱量是靠輻射形式進(jìn)行擴(kuò)散處理。

問題2：導(dǎo)熱塑料的輻射散熱能力比鋁基板遜色嗎？

一、探究LED熱源到散熱器的距離能否小于5mm。導(dǎo)熱塑料與鋁基板對(duì)流散熱性能對(duì)比。

在我們實(shí)際LED照明燈具應(yīng)該過程中，大家應(yīng)該觀察到LED發(fā)熱源與鋁基板是通過熱傳遞媒介材料進(jìn)行接觸傳導(dǎo)的。而使用導(dǎo)熱塑料的LED則沒有使用導(dǎo)熱傳遞媒介材料。所以熱源與散熱器的間隙也是影響其散熱導(dǎo)熱效果的重要因素。在LED實(shí)際設(shè)計(jì)應(yīng)用中能否保證熱源到散熱器的各處表面都保持小于5mm呢？要是散熱是常規(guī)的翅片散熱器，以及LED是集成光源，熱源的距離到達(dá)散熱器表面的距離都會(huì)大于5mm，那么，顯然導(dǎo)熱塑料燈杯散熱器的散熱性能和效果就都大打折扣。實(shí)際使用LED時(shí)，往往不能保證熱源到散熱器的表面距離小于5mm，如果用這個(gè)基本不能實(shí)現(xiàn)的條件來對(duì)比，是沒有實(shí)際意義的。但導(dǎo)熱塑料并非完全不能用，在某些情況下，由于某些條件、要求的限制，犧牲一些參數(shù)和性能，導(dǎo)熱塑料還是可以用的。上面都是定性地說明。下面用我們使用試驗(yàn)測(cè)試的數(shù)據(jù)結(jié)果來給大家說明一下。（圖-2）

1、試驗(yàn)測(cè)試的情況

做對(duì)比的兩款導(dǎo)熱塑料散熱器和鋁材散熱器見圖2。從這種導(dǎo)熱塑料的規(guī)格書上看，其導(dǎo)熱系數(shù)是15W/(m ℃)。 

圖中（圖-2） 1#塑料杯是標(biāo)稱 6W 的散熱器，2#塑料杯是標(biāo)稱 3W 的散熱器。因此也用標(biāo)稱 3W 的鋁散熱器來做測(cè)試對(duì)比。（因手頭沒有與 1#塑料杯對(duì)應(yīng)的鋁散熱器，所以沒有做對(duì)比試驗(yàn)。） 測(cè)試結(jié)溫是采用電壓法及該封裝 LED 的電壓溫度系數(shù)計(jì)算的。 測(cè)試數(shù)據(jù)見表 1。 

從這個(gè)對(duì)比試驗(yàn)我們可以觀察到，導(dǎo)熱塑料散熱器要達(dá)到和鋁材散熱器相同的散熱器效果，其體積需要增大接近一倍。

散熱結(jié)構(gòu)模擬模型（圖-3）。圖中，熱源的直徑是10mm，厚度1mm，假設(shè)為銅材，熱源設(shè)置在表面。熱功率設(shè)為1W。散熱器的直徑和厚度做不同尺寸調(diào)整來模擬。模擬時(shí)，散熱的材料選用鋁材6061型。

       我們先看散熱片厚度為1.5mm時(shí)，直徑改變后，導(dǎo)熱塑料和鋁材的散熱比較。熱源的底部到散熱器縱向的距離小于5mm，而熱源到邊緣到散熱器的橫向邊緣距離從5mm開始增加。表2是模擬計(jì)算的結(jié)果。

鋁材表面材料處理說明。氧化發(fā)黑處理。高氧化情況一般是氧化不加填料，并且氧化層較薄。輕氧化而是鋁材在自然條件下的氧化。拋光，這個(gè)大家也都知道。實(shí)際在做散熱設(shè)計(jì)時(shí)，很少用到拋光表面的。這里只是為了比較才將這類表面也拿來計(jì)算。

我們可以從表3觀察到，對(duì)于導(dǎo)熱塑料，厚度增加后對(duì)散熱的改善是非常明顯的。說明厚度增加，在導(dǎo)熱系數(shù)不高的情況下，通過增加截面積來減小熱阻在作用非常顯著。同時(shí)也看到，對(duì)于輕氧化和拋光鋁，散熱器厚度增加后的散熱效果改善也是非常明顯的。這說明，較高表面發(fā)射率的導(dǎo)熱塑料和較低表面發(fā)射率的鋁，要達(dá)到好的散熱，需要有良好的、低熱阻條件來達(dá)成。也即，離熱源近的地方散熱不足時(shí)，需要盡快地傳導(dǎo)到遠(yuǎn)處的表面去散熱。

隨著散熱面積的進(jìn)一步增大，可以看到導(dǎo)熱塑料的散熱能力就是最差的了。這里就不再給出模擬數(shù)據(jù)了。

實(shí)際的散熱，熱流并不是只有一個(gè)方向傳遞，從熱源出來的熱量絕不可能依靠上、下、左、右、前、后各方向僅5mm的面積散熱就可以的。散熱器尺寸一定會(huì)在某些方向突破5mm距離，否則不足以散熱。因此，圖1的內(nèi)容來說明導(dǎo)熱塑料的優(yōu)點(diǎn)實(shí)際是根本沒有優(yōu)點(diǎn)！

二、導(dǎo)熱塑料與鋁散熱器輻射散熱能力對(duì)比

說散熱器大約7成的熱是靠對(duì)流散熱，而3成的熱是靠輻射散熱，泛泛地這樣說，是誤導(dǎo)。一般人沒有系統(tǒng)學(xué)過傳熱學(xué)，就是學(xué)過，要對(duì)一個(gè)具體的散熱器結(jié)構(gòu)來計(jì)算對(duì)流和輻射的散熱量也是很麻煩的?，F(xiàn)在有了模擬軟件，會(huì)用的讀者可以利用軟件計(jì)算后查看輻射量，就會(huì)明白那個(gè)說法是否正確。

對(duì)流量和輻射量的比例，和散熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)系非常大。對(duì)于輻射散熱，角系數(shù)的影響很大。舉例說，兩個(gè)平行的翅片，高度較高時(shí)，相對(duì)的面輻射散熱量就非常小，即對(duì)輻射而言，相對(duì)的兩個(gè)面基本不起輻射散熱作用。因此，如何設(shè)計(jì)散熱器結(jié)構(gòu)，是需要下點(diǎn)功夫的。設(shè)計(jì)的好，輻射量和對(duì)流量可以平分秋色。

三、實(shí)驗(yàn)對(duì)比結(jié)論

如果僅從LED散熱設(shè)計(jì)角度而言，導(dǎo)熱塑料的導(dǎo)熱能力和鋁制散熱器相比，是沒有優(yōu)勢(shì)而言的。除非廠家對(duì)LED本身絕緣性能有特殊要求，才考慮使用導(dǎo)熱塑料以燈杯的形式作為散熱器使用。如果想要達(dá)到同樣的導(dǎo)熱效果必須數(shù)倍的增加導(dǎo)熱塑料燈杯的體積，否則就會(huì)導(dǎo)致LED散熱性能下降。因此通過以上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果給大家的建議是目前同等條件下，鋁材散熱器的實(shí)際導(dǎo)熱效果是要比導(dǎo)熱塑料更顯著。在絕緣性能有特殊要求的情況下，導(dǎo)熱塑料才是其散熱器的考慮選項(xiàng)之一。