第一个层次是界面。芯片到基板、基板到散热器,这两道界面如果用了劣质导热硅脂,热阻可能相差三倍。硅脂的问题是泵出效应和干化,几年后界面出现空隙,热阻突然上升。我们的做法是用导热垫片加石墨烯复合界面材料,压缩率控制在 20%–30%,既有贴合又不至于把焊点压裂。
第二个层次是扩散。热量从 3 平方厘米的芯片区扩散到整个散热体,如果扩散得不好,就会出现"中间烫、边缘凉",散热面积名义上很大,实际只有中间一小块在工作。用均温板或微通道结构把热流摊平,是提高有效散热面积的关键。以 300W 模组为例,加均温板后有效散热面从 0.6 平方米提高到 1.8 平方米,壳体温升下降 12℃。
第三个层次是对流。散热体再大,如果装在封闭灯罩里、或者灯盘上灯具彼此遮挡,热量还是出不去。机坪高杆灯盘上 12 套灯具紧挨着安装,互相加热是常态,设计时必须按"整盘工作"而非"单灯工作"核算环境温度,通常要在单灯测试温度上再加 8–10℃ 的余量。
结温每升高 10℃,LED 的光通维持寿命大约减半。这句话反过来用就是:把结温降 12–18℃,等于把寿命延长一倍以上。所以评价一盏灯的散热,不看散热器有多大,而看它在实际安装姿态、实际环境温度下的结温是多少。
给采购方一个可操作的判断方法:要求供应商提供整灯在 45℃ 环境、满功率连续点亮 1000 小时后的光通维持率与壳体温升数据,而不是只给一份 25℃ 实验室的初始光效报告。前者能说明三年后会怎样,后者只能说明出厂那天有多亮。
散热器面积是宣传参数,结温才是工程参数。两者之间隔着界面材料、扩散结构和安装姿态。