导热塑料替代铝合金可行性分析

导热塑料替代铝合金可行性分析散热设计作为一种可靠性设计在LED照明领域越来越受到重视，在散热器的设计过程中，散热器本身材质的选择是很重要的一环。

目前散热领域常有的散热器材质均以铝和铜为主，通过不同的制作工艺形成了各种特色的散热器产品。

我们通常选择纯铝或者纯铜为散热器，很重要的两点是，第一它们的导热系数较高，第二它们的热扩散率较大，也就是说我们通常说纯铜（单位体积）要比纯铝（单位体积）的散热要好，不单单是因为铜比铝的导热系数要高，更重要的是铜的比热要小很多，这样的话，铜的热扩散性要好很多，意味着对于单位体积的铜而言有更少的热量被吸收，有更多的热量被传递，这是我们希望看到的情形。

如果铜的比热不是386 J(kg*k)而是1521 J(kg*k)的话，那么铜和铝的散热性能是一样的。

通过上面的阐述，我们应该去明确的是，评价一款散热器的材质，单单说导热系数高就是好是很片面的，同时要看比热容的大小。

优良的散热器材质会是这样的：导热系数很高，同时比热容很小；那对于一款散热器而言，在其他条件（边界条件，初始条件）均不变的情况下，我们来考察导热系数对散热性能的影响。

下面我选择了一款如下尺寸的散热器(30mm*30mm*13mm),上面均布了4颗首尔183的芯片，在25度环境温度下开展计算，计算不同导热系数对LED结温的影响，结果如下图所示：
由上述图表中的数据可以知道，导热系数在5 W/m.k到20 W/m.k之间变化时,导热系数每增加5W/m.k.,LED结温的降幅在1.5%以上，导热系数在25 W/m.k到40 W/m.k之间变化时，导热系数每增加5W/m.k，LED结温降幅在1个百分点以内（0.37%~0.97 ，当导热系数突然从40 W/m.k增加到90 W/m.k时，LED的结温降幅又提升到1.4个百分点，当导热系数从90 W/m.k递变到380 W/m.k过程中，LED的结温降幅均在0.3%以内，非常之小。

可见低于25 W/m.k的导热材料，导热系数对散热的影响较大，当导热系数高过90 W/m.k后，导热系数对散热的影响较小。

下面进一步对纯铝（236W/m.k），铝合金6063（201W/m.k），ADC12（96.2W/m.k）导热塑料（25 W/m.k）四种铝材的散热进行了计算，计算的结果如下：
由上述数据可以知道，导热塑料如果替代纯铝，铝合金6063，AD12的话，LED结温的增幅分别为4.4%，4.1%，3%，增幅较大，如果导热塑料的导热系数在25 W/m.k以下时增幅会更大，25 W/m.k为导热塑料的较高级别。

综上所述，如果在产品设计中采用导热塑料作为散热器的材质时，首先LED的耐温性要高，内热阻要小，而且热功耗小（建议5W以内），这样可以去尝试一下。