铝基板紫铜基板散热性能对比，多图，用数据说话

laser63588 · 发表于 2014-8-9 22:20

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本帖最后由 laser63588 于 2014-8-10 13:47 编辑

为我的车灯打造的热电分离紫铜基板终于到手了，花了贵几倍的价钱搞到的紫铜基板，不知道散热性能会不会物有所值。大家都知道基板的散热瓶颈是焊盘和基板之间的就绝缘层，尤其是这种封装变小以后的xpl，热阻更是集中在绝缘层那里了。这回就测试下没有绝缘层的紫铜基板。
到手后第一时间就做的和铝基板的散热性能的对比。由于缺少精确的测量设备和测量手段，只好粗略的测量下并且粗略的计算来估计导热性能。

测试的紫铜基板和普通的紫铜基板不同的是在基板上加工一个凸台，通过绝缘层，直接和LED的中间的散热通道相连，正负极仍然在绝缘层上走。
此次测试的紫铜基板理想化剖面示意图：

这个适合XP-L以及相同封装的LED，可以安装4只，可以两组两串分别控制。可以实现远近光切换，但实际上我仍然出不了远近光切换版本，一是没精力开发驱动，二是没钱开线控模具。反正基板上正好还有俩led的位置，并且厂家也不多收钱，所以只作出能实现远近光切换的基板，让有折腾能力的朋友去折腾吧。

本来是用装XP-L的，但XP-L太贵，万一烧坏了，心疼，就用廉价的XT-E吧，4只的总价都没一只XP-L贵。
铝基板和紫铜基板分别焊上两只XT-E，并且在基板中央靠近LED的地方黏上两个10K的热敏电阻,B值3435K。

背面都涂上导热硅脂

然后粘在紫铜热沉上，用力来回摩擦，尽量让基板和热沉之间的硅脂的厚度尽量的薄。

然后在热面电阻上贴一层3M保温的海绵胶带，用不锈钢片压在紫铜热沉上，这个紫铜热沉表面是镀镍的，所以看起来不是紫铜的颜色。

最后还得在靠近两个基板的地方粘上一个测量紫铜热沉温度的温度传感器。这个传感器上面也加一层保温海绵，用来降低空气对传感器温度的影响。

好了，先上XTE的官方最大电流，1.5A。等到紫铜热沉温度差不多到了40度左右的时候，记下三个热敏电阻的阻值。

好了，紫铜热沉的温度是40.5度，紫铜基板的表面温度是46.5度，铝基板的表面温度是53度。
温升紫铜基板为6度，铝基板为12.5度。
XT-E的核心到焊盘的热阻官方给的是5度每瓦。所以在1.5A的电流下，LED的VF值为3.6V，LED的功耗为3.6x1.5=5.4瓦。按发热功率3瓦算，核心相对焊盘温升为15度。那么紫铜基板的核心温度大约为61.5度。铝基板的大约为68度。

然后咱们加大电流，给XT-E加上2A的电流吧

好了，紫铜热沉的温度是41度，紫铜基板的表面温度是48.5度，铝基板的表面温度是57.5度。
温升紫铜基板为7.5度，铝基板为16.5度。
XT-E的核心到焊盘的热阻官方给的是5度每瓦。所以在1.5A的电流下，LED的VF值为3.745V，LED的功耗为3.745x2=7.49瓦。按发热功率4瓦算，核心相对焊盘温升为20度。那么紫铜基板的核心温度大约为68.5度。铝基板的大约为77.5度。

这里的数据测量因为条件限制，不一定准确，仅供参考。计算也可能不严谨或者有错误，所以也是仅供参考。再多的数据就没去测了，不过基本可以看出，紫铜基板在大电流的时候优势会比较明显。所以紫铜基板比较适合大电流的场合，小电流还是铝基板比较划算。

hifihifi3 · 发表于 2014-8-9 22:29

好贴，事实胜于雄辩

Butterfly · 发表于 2014-8-9 23:11

比较直接，不错

whseen · 发表于 2014-8-9 23:16

肯定是铜基板散热好了，再好点加CPU液态金属极品散热技术。

badman · 发表于 2014-8-9 23:50

测试的时候系统达到热平衡了吗？如果是热平衡后得到的数据，就准备把手里几个电流超过2.5A的手电换筒基板了。

laser63588 · 发表于 2014-8-10 00:00

badman 发表于 2014-8-9 23:50
测试的时候系统达到热平衡了吗？如果是热平衡后得到的数据，就准备把手里几个电流超过2.5A的手电换筒基板了 ...

因为热沉是一紫铜块，所以紫铜块散热很差。当时室温25左右，我一直让紫铜热沉温升到60多度的时候，紫铜热沉仍然在升温。不过紫铜基板和铝基板的温差和热沉40度的时候是一样的，紫铜温差6-7度，铝基板13度左右，两者相差一倍。另外我这个基板是热电分离的，和普通的铜基板还是有区别的。

xiaoxiaobird · 发表于 2014-8-10 00:21

呀，到手啦！有这定做条件…………直径做大一点啊！

xiaoxiaobird · 发表于 2014-8-10 00:28

把两个发热体压在一个铜块上不好吧，有条件分别用两个散热器试试

aaclsh · 发表于 2014-8-10 00:36

楼主哪天变土豪以后弄个纯银，做个银基板测试下，效果杠杠的！

aaclsh · 发表于 2014-8-10 00:36

楼上来自某土鳖！

TUNGUSKA · 发表于 2014-8-10 01:00

我认为LED基板的热阻主要来自散热用焊盘-->金属基板间的绝缘层。

laser63588 · 发表于 2014-8-10 08:11

xiaoxiaobird 发表于 2014-8-10 00:28
把两个发热体压在一个铜块上不好吧，有条件分别用两个散热器试试

我也觉的有些不太妥当，不过那么大的紫铜块，整个铜块达到热平衡很快，影响不会很大。最主要我人懒，那不是得再装一个传感器嘛，测试也得多测一下。

一棒槌 · 发表于 2014-8-10 08:14

TUNGUSKA 发表于 2014-8-10 01:00
我认为LED基板的热阻主要来自散热用焊盘-->金属基板间的绝缘层。

很好的测试···

yuyuxi · 发表于 2014-8-10 08:16

支持楼主能用液氮降温技术，那个效果杠杠的

kbh · 发表于 2014-8-10 08:21

没有绝缘层怎么绝缘的？

laser63588 · 发表于 2014-8-10 08:23

yuyuxi 发表于 2014-8-10 08:16
支持楼主能用液氮降温技术，那个效果杠杠的

额，那个就算是土豪能用的起，人家也嫌麻烦呐，用个手电或者骑个车还得背个液氮罐，不小心泄漏了再摊上个冻伤。还是老实用风冷吧

laser63588 · 发表于 2014-8-10 08:26

kbh 发表于 2014-8-10 08:21
没有绝缘层怎么绝缘的？

led下面有三个焊盘，两个正负极，一个电中性的焊盘，只有这个焊盘是和同基板直接焊在一起。两个电极仍然走绝缘层。

badman · 发表于 2014-8-10 08:40

laser63588 发表于 2014-8-10 00:00
因为热沉是一紫铜块，所以紫铜块散热很差。当时室温25左右，我一直让紫铜热沉温升到60多度的时候，紫铜热 ...

这个数据非常有用，感谢楼主！如果再增加一个小电流下的测试，数据就更完整了。

laser63588 · 发表于 2014-8-10 08:45

badman 发表于 2014-8-10 08:40
这个数据非常有用，感谢楼主！如果再增加一个小电流下的测试，数据就更完整了。 ...

小电流下优势不明显，这个别的玩家也做过实验了，并且是流明和电流的关系。所以我就直接大电流和超负荷的测试了。

wzdxhsdt · 发表于 2014-8-10 08:50

事实就是事实

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