LED散熱解決方案

　　LED鋁基板設(shè)計選擇

　　LED線路設(shè)計為了更好的解決散熱問題，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，從而應使用較厚的銅箔，厚度一般35μm~280μm；導熱絕緣層是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，能夠承受機械及熱應力。IMS-H01、IMS-H02和LED-0601等高性能PCB鋁基板的導熱絕緣層正是使用了此種技術(shù)，使其具有極為優(yōu)良的導熱性能和高強度的電氣絕緣性能；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熱性），適合于鉆孔、沖剪及切割等常規(guī)機械加工。工藝要求有：鍍金、噴錫、osp抗氧化、沉金、無鉛ROHS制程等。

　　基材：鋁基板產(chǎn)品特點：絕緣層薄，熱阻小；無磁性；散熱好；機械強度高產(chǎn)品標準厚度：0.8、1.0、1.2、1.5、2.0、2.5、3.0mm銅箔厚度：1.8um35um70um105um140um特點：具有高散熱性、電磁屏蔽性，機械強度高，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，散熱主要還是靠面積，集中導熱可以選擇高導熱系數(shù)的板材，比如美國貝格斯板材；慢導熱或散熱國產(chǎn)一般材料即可。價格相差較大，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)計方法：

　　為什么要進行熱設(shè)計?

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

　　溫度對元器件的影響：一般而言，溫度升高電阻阻值降低；高溫會降低電容器的使用壽命；高溫會使變壓器、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；溫度過高還會造成焊點合金結(jié)構(gòu)的變化—IMC增厚，焊點變脆，機械強度降低；結(jié)溫的升高會使晶體管的電流放大倍數(shù)迅速增加，導致集電極電流增加，又使結(jié)溫進一步升高，最終導致組件失效。

　　熱設(shè)計的目的

　　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)境條件下不超過標準及規(guī)范所規(guī)定的最高溫度。最高允許溫度的計算應以元器件的應力分析為基礎(chǔ)，并且與產(chǎn)品的可靠性要求以及分配給每一個元器件的失效率相一致。

　　LED散熱設(shè)計一般按流體動力學軟件仿真和做基礎(chǔ)設(shè)計。

　　流體流動的阻力：由于流體的粘性和固體邊界的影響，使流體在流動過程中受到阻力，這個阻力稱為流動阻力，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)生的流動阻力。

　　通常LED是采用散熱器自然散熱，散熱器的設(shè)計分為三步：

　　1：根據(jù)相關(guān)約束條件設(shè)計處輪廓圖。

　　2：根據(jù)散熱器的相關(guān)設(shè)計準則對散熱器齒厚、齒的形狀、齒間距、基板厚度進行優(yōu)化。

　　3：進行校核計算。

　　散熱器的設(shè)計方法

　　自然冷卻散熱器的設(shè)計方法

　　考慮到自然冷卻時溫度邊界層較厚，如果齒間距太小，兩個齒的熱邊界層易交叉，影響齒表面的對流，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對自然對流效果產(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)，強化輻射換熱。

　　由于自然對流達到熱平衡的時間較長，所以自然對流散熱器的基板及齒厚應足夠，以抗擊瞬時熱負荷的沖擊，建議大于5mm以上。