高功率 LED 中的热管理挑战
LED 照明系统的发展促使人们创造出越来越强大和紧凑的设备，能够在工业、公共和建筑环境中取代传统光源。
在最广泛的技术中，COB（板上芯片）LED脱颖而出，它将多个二极管组合在单个基板上，以实现强烈而均匀的光发射。
优势显而易见——高发光密度、更少的组件和更高的光学效率——但热管理成为一项关键挑战。
LED 结温可能达到150°C，过热会显著缩短设备的使用寿命。
传统上，散热器由铝或金属合金制成，但如今，用于 LED 的导热复合材料提供了一种创新且可持续的替代方案，将高导热性能与轻便性和设计自由相结合。
COB LED 和工程塑料散热器：电磁案例
罗马尼亚公司Electromagnetica专门从事电气和照明设备，该公司为CASTOR 2M 工业投影仪试验了一种前沿解决方案，该投影仪配备了两个 COB LED 模块，总功率约为70 瓦。
目标是确保：
- 在高达 45°C 的环境温度下运行的可靠性，
- 自然对流中的被动冷却，
- 照明主体的热稳定性和机械稳定性，
无需使用金属散热器。
该解决方案在LATICONTHER 62 GR/70中找到，这是一种基于PA6 的导热复合材料，负载70% 石墨，由LATI Industria Termoplastici开发。
LATICONTHER 62 GR/70：卓越的导热性能
Electromagnetica 选择的用于 LED 的导热复合材料确保了导电性、电阻和可加工性之间的最佳平衡。
主要技术特点：
- 导热率：高达10 W/m·K，即使在高温下也稳定。
- 导电填料：70% 选定的高纯度石墨。
- 热稳定性：从-30°C 到 +100°C 连续运行。
- 密度：约为铝的一半，重量显著减轻。
- 低收缩率和高尺寸稳定性，非常适合机械组装。
- 与喷漆工艺和表面处理的兼容性。
实验室测量证实，实际导热效率高达 10 W/m·K，与石墨薄片的取向无关，其性能明显优于竞争性化合物。
热设计和几何优化
CASTOR 2M项目的成功需要精确的热设计。
工程师优化了：
- 散热器的基座厚度，
- 散热片的形状和间距，
- PCB 和工程塑料主体之间的热界面。
这样，可以将LED 结温保持在 80°C 以下，从而确保至少8000 流明的最小光通量和延长的使用寿命。
散热器材料的比较
| 属性 | 铝 | 金属合金 | LATICONTHER 62 GR/70 |
| 导热率 (W/m·K) | 237 | 150 | 10 |
| 密度 (g/cm³) | 2.7 | 3.0 | 1.3 |
| 可加工性 | 机械加工 | 铸造或压铸 | 注塑成型 |
| 热容量 | 中等 | 中等 | 高 |
| 相对重量 | 100% | 110% | 50% |
| 单位成本 | 中等 | 高 | 有竞争力 |
除了有效地散热外，塑料复合材料还允许组件的功能集成，从而减少了要组装的零件数量并简化了生产。
效率和可持续性
除了技术优势外，使用用于 LED 的导热复合材料还可以：
- 降低产品的整体重量，这对于运输和安装非常有用。
- 消除腐蚀，这归功于材料的非金属性质。
- 在产品寿命结束时进行回收或能量回收的可能性。
- 更大的设计自由度，具有金属难以实现的复杂形状。
结果是一款轻巧、高效的IP65 投影仪，具有高级美学饰面，直接在工程塑料上进行电泳涂漆。
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常见问题解答 – 用于 LED 的导热复合材料
- 为什么使用导热复合材料代替铝？
为了减轻重量、降低成本和生产复杂性，同时保持较高的散热能力。 - LATICONTHER 62 GR/70 的导热率是多少？
约为10 W/m·K，对于工程塑料来说是一个很高的值，即使在高温下也很稳定。 - 工程塑料散热器适用于 COB LED 吗？
是的，如果设计合理：它们可确保高效冷却、长寿命和设计自由。
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