用创新陶瓷方法简化LED散热设计[4]

　　2毫米间距水冷

　　在很高的功率密度下，空气冷却会达到其极限。此时，液体冷却是替代的选择。CeramCool水冷就是一个例子，它得益于陶瓷惰性特征带来的好处。这一思路与风冷散热器的目标一致：即热源和散热通道之间的距离最短。

　　采用陶瓷散热器，可以在与LED散热块相距仅2毫米处实施对水的冷却。没有其它方法可以做到这一点，同时又具有陶瓷的耐用特性。多层(Multilateral)电路可直接印制在陶瓷上且不会产生热屏障。

　　定制方案的仿真模型

　　由于大部分采用CeramCool的应用都是客户定制方案，因此在构建第一个昂贵的原型之前对其性能进行验证就非常有必要。为此进行了深入的研究来建立仿真模型。这些仿真模型已通过各种测试验证，并证明了它们与各测试结果的可靠相关性。基于这一认识，可以很容易地对新方法或新变化进行评估。

　　灯具改装和绝缘

　　改装灯具的主要问题涉及绝缘。任何改装灯都必须采用Class II结构，因为你无法保证能提供电气地。这意味着任何裸露的金属部分必须通过双重或增强的绝缘与主电源线隔离。

　　金属散热器的改装往往无法做到这一点，因为它们要求更大的间隔(如6mm客气间隔)或双绝缘层，这会影响散热器的工作。GU10 LED中集成的电子驱动器受到极其苛刻的空间限制，以致产品变得非常复杂。采用陶瓷散热器，即使驱动器完全失效，散热器仍对主电源起着绝缘作用，所以产品仍是安全的。

　　CeramCool GU10 LED射灯可与任何LED一起工作。插座和反射器由同一种高性能陶瓷材料制成。因此，它具有安全绝缘的简单Class II结构。一个高压4W LED能达到的最高温度不超过60℃，从而既延长了产品寿命又增加了光输出。

　　所有CeramCool散热器的基板都起散热器的作用。此时它充当灯具甚至光源。该简化设计具有极高可靠性。此外，GU10 LED射灯的安装支架和反射器通常采用不同材料。该方案所用的材料少得多，并充分利用了陶瓷的电气绝缘性、良好的电磁兼容性(EMC)以及高的机械和化学稳定性等特性。

　　用于改进现有LED系统的子基板

　　陶瓷可极大提升新的和现有LED系统的性能。利用陶瓷CeramCool子基板(submount)，可轻松取代LED和金属散热器之间的PCB，极大地减小了系统总热阻。此举在提供优异的电气绝缘和高温稳定性的同时，还具有诸如良好的热传导等重要优势。无论它是子基板还是一块完整电路板，陶瓷都是绝对耐腐蚀的，这消除了特别是在户外发生的电化腐蚀。

　　CeramCool非常适合大功率应用，尤其是户外的此类应用。事实上，一种满足不同功率等级需求的圆形散热器系列正在开发之中。这一方法结合了具成本效益的生产与高度灵活的使用两种要求。其最终结果将是一种“半定制”产品系列。

　　金属化和部件载体

　　为充分利用优化潜力，我们也必须考虑金属化的可能性。可采用经过验证的厚膜技术及其高粘附力(WNi(金)、银、银钯、金、DCB、AMB等)或借助薄膜工艺及其平滑表面(可实现精密光角)对陶瓷进行直接涂层。使用化学镀镍或金(沉浸或阴极沉积法)可获得更好的焊接质量。

　　金属化的可能性使得散热器的整个表面可用作电路载体，可将其与LED和驱动器牢固地封装在定制的电路上，同时提供了可靠的电气绝缘。将芯片直接绑定到特殊设计的金属表面上可简化该过程。

　　装配和质量检查

　　德国著名的电子服务中心BMK可进行这种装配。该公司可实现样机，也可进行批量生产。生产中，采用机械结构实现散热器，并通过一块模板将组件本身自动提供的焊锡膏压挤到组件上面。

　　该加工工程的下一步，是先把LED和其它元件安装在散热器上，再进行后续的回流焊工序。冷却后就得到了一个持久的绑定。先对焊接点和组件位置进行目视检查，随后执行100%的功能测试。到此，该产品已经完成并随时可以交付给客户。