散熱導熱是影響LED照明的一大瓶頸。led燈具比傳統(tǒng)的白熾燈能效高80%，但其組件和驅動器電路散熱量成倍增長。如果這些熱量不能及時排出，LED燈具的發(fā)光度和壽命將會急劇下降。而最近幾年，導熱塑料以燈杯的形式作為散熱器逐漸走紅！導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崴芰吓c鋁散熱器兩者散熱性能的詳細對比測試。

進行詳細對比分析之前給大家普及一下散熱系統(tǒng)基本知識：

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 ，那么只要使用導熱材料的導熱系數(shù)大于 5W/m.K 時。一般而言，其散熱性能就是由對流散熱形式起主導作用，在這時候傳導散熱形式就已經不起什么作用了。這可以從下面的曲線看出來。

（圖-1）

我們可以從上圖（圖-1）中看出導熱系數(shù)和傳導對流散熱的關系。（圖-1）橫坐標是導熱系數(shù)，縱坐標是熱源和環(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），那么只要導熱系數(shù)大于5W/m.K，其散熱能力就完全由對流決定了。溫差越小、距離越小，導熱系數(shù)就越不重要。問題1：當LED熱源到散熱器的距離小于5mm，導熱塑料的對流散熱性能比鋁基板的強嗎？距離小于5mm能否做到？

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

問題2：導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。導熱塑料與鋁基板對流散熱性能對比。

在我們實際LED照明燈具應該過程中，大家應該觀察到LED發(fā)熱源與鋁基板是通過熱傳遞媒介材料進行接觸傳導的。而使用導熱塑料的LED則沒有使用導熱傳遞媒介材料。所以熱源與散熱器的間隙也是影響其散熱導熱效果的重要因素。在LED實際設計應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，熱源的距離到達散熱器表面的距離都會大于5mm，那么，顯然導熱塑料燈杯散熱器的散熱性能和效果就都大打折扣。實際使用LED時，往往不能保證熱源到散熱器的表面距離小于5mm，如果用這個基本不能實現(xiàn)的條件來對比，是沒有實際意義的。但導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測試的數(shù)據(jù)結果來給大家說明一下。（圖-2）

1、試驗測試的情況

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

圖中（圖-2） 1#塑料杯是標稱 6W 的散熱器，2#塑料杯是標稱 3W 的散熱器。因此也用標稱 3W 的鋁散熱器來做測試對比。（因手頭沒有與 1#塑料杯對應的鋁散熱器，所以沒有做對比試驗。） 測試結溫是采用電壓法及該封裝 LED 的電壓溫度系數(shù)計算的。 測試數(shù)據(jù)見表 1。 

從這個對比試驗我們可以觀察到，導熱塑料散熱器要達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。

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

       我們先看散熱片厚度為1.5mm時，直徑改變后，導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是模擬計算的結果。

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，這個大家也都知道。實際在做散熱設計時，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算。

我們可以從表3觀察到，對于導熱塑料，厚度增加后對散熱的改善是非常明顯的。說明厚度增加，在導熱系數(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。同時也看到，對于輕氧化和拋光鋁，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)射率的導熱塑料和較低表面發(fā)射率的鋁，要達到好的散熱，需要有良好的、低熱阻條件來達成。也即，離熱源近的地方散熱不足時，需要盡快地傳導到遠處的表面去散熱。

隨著散熱面積的進一步增大，可以看到導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。

實際的散熱，熱流并不是只有一個方向傳遞，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。散熱器尺寸一定會在某些方向突破5mm距離，否則不足以散熱。因此，圖1的內容來說明導熱塑料的優(yōu)點實際是根本沒有優(yōu)點！

二、導熱塑料與鋁散熱器輻射散熱能力對比

說散熱器大約7成的熱是靠對流散熱，而3成的熱是靠輻射散熱，泛泛地這樣說，是誤導。一般人沒有系統(tǒng)學過傳熱學，就是學過，要對一個具體的散熱器結構來計算對流和輻射的散熱量也是很麻煩的。現(xiàn)在有了模擬軟件，會用的讀者可以利用軟件計算后查看輻射量，就會明白那個說法是否正確。

對流量和輻射量的比例，和散熱器的結構設計關系非常大。對于輻射散熱，角系數(shù)的影響很大。舉例說，兩個平行的翅片，高度較高時，相對的面輻射散熱量就非常小，即對輻射而言，相對的兩個面基本不起輻射散熱作用。因此，如何設計散熱器結構，是需要下點功夫的。設計的好，輻射量和對流量可以平分秋色。

三、實驗對比結論

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