導(dǎo)熱塑料燈杯主要靠對(duì)流和輻射把熱量轉(zhuǎn)移到空氣中:傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)觀(guān)念認(rèn)為,LED燈具要散熱好就必須采用高導(dǎo)熱率的金屬散熱器,但這個(gè)概念實(shí)際上并不完全正確。研究表明,物體散熱主要受到材料的熱傳導(dǎo)能力、輻射能力及空氣和散熱器界面的自然對(duì)流三個(gè)主要因素影響。金屬由于導(dǎo)熱系數(shù)大,自然而然成為散熱材料的重要考慮,塑料由于其導(dǎo)熱系數(shù)小,所以長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)未被看好。
不過(guò),隨著復(fù)合材料技術(shù)的發(fā)展,有機(jī)復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能通過(guò)改性獲得大幅的提升,并且較金屬材料有著更優(yōu)良熱輻射能力,綜合的散熱效果也逐步能夠與金屬材料媲美,并體現(xiàn)出更好的經(jīng)濟(jì)適用性。在導(dǎo)熱系數(shù)小于5時(shí),屬于熱傳導(dǎo)受限的情況,這種情況下導(dǎo)熱系數(shù)很小的變化都會(huì)造溫度差很大的變化。常規(guī)的塑料導(dǎo)熱系數(shù)都在1以下,所以如果用于散熱系統(tǒng)將導(dǎo)致結(jié)溫的迅速上升,必然會(huì)降低LED燈具的使用壽命。然而,在導(dǎo)熱系數(shù)大于5時(shí),甚至達(dá)到10以上時(shí),散熱則轉(zhuǎn)變?yōu)橛蓪?duì)流主導(dǎo)、屬對(duì)流受限情況,尤其是當(dāng)散熱材料厚度在5mm及以下的情況下,導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)溫度差的影響趨近于0,材料的導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)芯片結(jié)溫的影響大幅減小。
此外,導(dǎo)熱絕緣塑料散熱器的功能除了要能快速地把熱量從發(fā)熱源傳導(dǎo)出到散熱器的表面,后還是要靠對(duì)流和輻射把熱量轉(zhuǎn)移到空氣中。雖然金屬本身的導(dǎo)熱能力比塑料好,但是燈具外殼散熱器的主要目的是把熱量散發(fā)到空氣中。導(dǎo)熱系數(shù)高,只解決了熱傳導(dǎo)的問(wèn)題,而散熱則主要由散熱面積、散熱界面形狀、自然對(duì)流和熱輻射的能力決定,這些幾乎和材料的導(dǎo)熱無(wú)關(guān)。所以有機(jī)塑料只要具備了一定大小的熱傳導(dǎo)能力,加上較好的熱輻射能力,同樣可以成為良好的散熱解決方案,也就是說(shuō),如果熱量從熱源到導(dǎo)熱塑料散熱器表面的距離小于5mm,那么只要散熱器材料的導(dǎo)熱系數(shù)大于5時(shí),有機(jī)塑料在散熱能力方面較金屬材料的差別也就不再那么顯著,使得實(shí)現(xiàn)金屬替代成為可能。