LED散热解析：界面热阻与材料选择

"界面热阻-LED入门系列课件_第六章_散热与材料" LED技术中，散热与材料的选择对于设备的性能和寿命至关重要。本课程主要涵盖了以下几个关键知识点： 1. **传热概念**：传热学是研究不同温度物体间或同一物体内部热量传递规律的科学。热传递有三种基本方式：热传导、热对流和热辐射。 - **热传导**遵循Fourier导热定律，即热量通过材料从高温区域流向低温区域。降低材料厚度和选择高热导率的材料能有效减少热阻，从而提高散热效率。例如，铜因其高热导率常被用于散热器制作。 - **热对流**是指固体与流体间的热量交换，流体的流动带走表面热量。优化热沉结构以增加参与热对流的面积和提高对流传热系数可以提升散热效果。 - **热辐射**是由物质内部电子活动产生的电磁波，与物体的温度和表面积有关。在LED应用中，辐射散热通常在高温和非接触环境下发挥作用。 2. **LED热阻**：LED热阻（Tj-Ta/Rth）是衡量LED散热性能的重要参数，它决定了芯片结温Tj与环境温度Ta之间的温度差。热阻越小，热量散失越快，芯片的结温升高速度就越慢，有利于提高LED的可靠性和寿命。 3. **LED散热技术与模型**：为了有效地管理LED的热量，需要设计合理的散热模型。这包括选择合适的散热材料，优化热沉结构，以及考虑热传导、对流和辐射的组合效应。例如，通过增加翅片来增大表面积，或采用特殊形状的热沉以引导气流，以提高对流散热能力。 4. **LED散热材料**：不同的材料有不同的热导率，对LED的散热性能有很大影响。常见的散热材料包括铜、铝、陶瓷等，它们的选择取决于成本、重量、尺寸和环境因素。铜和铝具有较高的热导率，适合做为基板或散热器材料；而陶瓷则因其绝缘性和热稳定性而在某些应用中被采用。 5. **Newton冷却定律**在热对流中的应用：对流传热系数h描述了单位面积单位温差下的热交换速率，它与流体性质、流速、接触界面和流动模式等因素密切相关。通过调整这些参数，可以提高对流散热效率。 6. **总热阻公式**：在实际应用中，热传导、对流和辐射可能同时存在，总热阻公式用于估算封装器件的最大温度差或在特定条件下器件可承受的最大热流密度。 理解并掌握这些知识点，对于设计高效散热方案，确保LED设备的稳定运行和长期耐用性至关重要。