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散热器系数塑料用于LED的塑料散热器

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最近塑料散热器也引起人们的注意。按理导热性能好的材料通常都是导电性能好的材料,反过来导电性能差的塑料,其导热性能一定也差。这是必然的。所以显然金属要比塑料的导热性好。实际上也是如此。那么,是不是塑料就一定不能用来做散热器呢?

最近国际上研发出了多种导热塑料,其材料大多为以工程塑料和通用塑料为基材,如PP、ABS、PC、PA、LCP、PPS、PEEK等。然后在塑料中填充某些金属氧化物粉末、碳、纤维或陶瓷粉末而成。例如将聚苯硫醚(PPS)与大颗粒氧化镁(40~325目)相混合就可以制成一种绝缘形的导热塑料。其典型的热传导率范围为1-20W/m-K,某些品级可以达到100W/m-K。这一数值大约是传统塑料的5-100倍,一般塑料的热传导率只有0.2W/m-K。不过如果为了得到高导热率而添加过多的金属粉末,就会变成具有导电性。以致无法在某些场合应用。美国Coolploy公司的一些导热塑料的性能如下。

E4505(PC):导热系数10w/mk导热导电应用:外壳和辐射器

D5108(PPS):导热系数10w/mk导热绝缘应用:板子/芯片

D5506(LCP):导热系数10w/mk导热绝缘应用:板子/芯片

D8102(TPE):导热系数3w/mk导热绝缘应用:界面

E5101(PPS):导热系数20w/mk导热导电应用:散热器。

那么为什么导热塑料还可以做成散热器呢?它的散热性能能和传统的铝散热器比美吗?

我们知道,任何散热器,除了要能快速地把热量从发热源传导出到散热器的表面,最后还是要靠对流和辐射把热量散到空气中。导热系数高,只解决了传热快的问题,而散热则主要由散热面积、形状、自然对流和热辐射的能力决定,这些几乎和材料的导热性无关。所以只要有一定的热传导能力,塑料散热器照样可以成为良好的散热器。

一般来说,如果热量从热源到散热器表面的距离小于5mm,那么只要导热系数大于5时,其散热就是由对流主导的了,这时候传导散热就已经不起什么作用了。这可以从下面的曲线看出来。

LED

图1.导热系数和传导对流散热的关系

图1中给出了导热系数和传导对流散热的关系。图中横坐标是导热系数,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5,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。

而且对于理想的好散热器来说,大约7成的热是靠对流散热,而3成的热是靠辐射散热。


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