关于导热塑料的散热能力问题，近期有网友翻炒一篇文章——"用于LED的塑料散热器"，文中引 用一个图表来说明导热塑料散热器可以比铝散热器更好。对此本人完全不能予以苟同。
为了有的放矢，这里先摘引原文及图表如下（斜体字部分）：
那么为什么导热塑料还可以做成散热器呢？它的散热性能能和传统的铝散热器比美吗？完全可以，甚至更好！你能相信吗？
我们知道，任何散热器，除了要能快速地把热量从发热源传导出到散热器的表面，最后还是 要靠对流和辐射把热量散到空气中。导热系数高，只解决了传热快的问题，而散热则主要由散热面积、形状、自然对流和热辐射的能力决定，这些几乎和材料的导热性无关。所以只要有一定的热传导能力，塑料散热器照样可以成为良好的散热器！
一般来说，如果热量从热源到散热器表面的距离小于 5mm 【问题 1】，那么只要导热系数大于 5 时，其散热就是由对流主导的了，这时候传导散热就已经不起什么作用了。这可以从下面的曲线看出来。
图1. 导热系数和传导对流散热的关系
图1中给出了导热系数和传导对流散热的关系。图中横坐标是导热系数，纵坐标是热源和环境的温差。各种颜色的曲线是热源和散热器表面的距离。如果距离小于5mm（绿色曲线），那么只要导热系数大于5，其散热能力就完全由对流决定了。温差越小、距离越小，导热系数就越不重要。
而且对于理想的好散热器来说，大约7成的热是靠对流散热，而3成的热是靠辐射散热【问题 2】。而导热塑料的辐射散热能力一点也不逊色。
在上述内容中，我将关键处用【问题1】和【问题2】做了标识。下面来分别分析。
二、对问题1的讨论
说热源到散热器的距离小于5mm，导热系数只要大于5，散热就有完全由对流决定了。不禁要问，实际应用的情况能否保证热源到散热器的各处表面都保持小于5mm？在这种情况下，每个LED的间距不能大于10mm，这样的情况又是否满足散热所需的面积呢？这样的话，每个LED的散热面积只有1平方厘米。如果按照某些人的经验，每瓦散热需要50平方厘米，1平方厘米面积只适合0.02W的LED，连一个普通的20mA工作的LED散热都不够用（约0.06W）。这样还有什么实用意义？要是散热是常规的翅片散热器，以及LED是集成光源，热源的距离到达散热器表面的距离都会大于5mm，那么，显然导热塑料散热器就失灵了。实际使用LED时，往往不能保证热源到散热器的表面距离小于5mm，如果用这个基本不能实现的条件来对比，是没有实际意义的。但导热塑料并非完全不能用，在某些情况下，由于某些条件、要求的限制，牺牲一些参数和性能，导热塑料还是可以用的。比如，对于小型的球泡灯，由于绝缘的需要，导热塑料的绝缘性相对采用铝材就容易解决。相对同样功率的热源、同样结构的铝材散热器，用导热塑料来做散热器，就要牺牲LED的寿命。因为采用同样结构尺寸的导热塑料散热器时，LED的结温要高于采用铝材散热器的情况。上面都是定性地说明。下面用试验测试和模拟计算的结果来说明。
（1）试验测试的情况
做对比的两款导热塑料散热器和铝材散热器见图2。从这种导热塑料的规格书上看，其导热系数是15W/(m ℃)。
图 2 中 1#塑料杯是标称 6W 的散热器，2#塑料杯是标称 3W 的散热器。因此也用标称 3W 的铝散热器来做测试对比。（因手头没有与 1#塑料杯对应的铝散热器，所以没有做对比试验。） 测试结温是采用电压法及该封装 LED 的电压温度系数计算的。
测试数据见表 1。
从这个对比试验可以看到，导热塑料散热器要达到和铝材散热器相同的散热器效果，体积要大接近一倍。
（2）模拟计算的情况
模拟的模型见图3。图3中，热源的直径是10mm，厚度1mm，假设为铜材，热源设置在表面。热功率设为1W。散热器的直径和厚度做不同尺寸调整来模拟。模拟时，铝材选6061型。
先看散热片厚度为1.5mm时，直径改变时，导热塑料和铝材的散热比较。热源的底部到散热器纵向的距离小于5mm，而热源到边缘到散热器的横向边缘距离从5mm开始增加。
表2是模拟计算的结果。
先对铝材表面状况做个说明。氧化发黑处理，这个不用多说。高氧化情况一般是氧化不加填料，并且氧化层较薄。轻氧化而是铝材在自然条件下的氧化。抛光，这个大家也都知道。实际在做散热设计时，很少用到抛光表面的。这里只是为了比较才将这类表面也拿来计算。
从计算结果可以看到，散热器的直径为20mm，即热源边缘到散热器横向边缘为5mm时，用导热塑料散热器时，最高温度高于100度。且不说和铝材比较了，这样的温度已经远远不符合控制LED结温小于70度的要求了。这样的散热设计是非常糟糕的，实在无需谈什么材料优越性了！当散热器直径为40mm时，可以看到，铝材经过阳极氧化后，散热器能力会比导热塑料强。尤其是氧化发黑处理，导热塑料就没法比了。如果散热器再增大，就连抛光表面的铝散热器，其散热能力也超过导热塑料。
从计算结果可以看到，散热器的直径为20mm，即热源边缘到散热器横向边缘为5mm时，用导热塑料散热器时，最高温度高于100度。且不说和铝材比较了，这样的温度已经远远不符合控制LED结温小于70度的要求了。这样的散热设计是非常糟糕的，实在无需谈什么材料优越性了！当散热器直径为40mm时，可以看到，铝材经过阳极氧化后，散热器能力会比导热塑料强。尤其是氧化发黑处理，导热塑料就没法比了。如果散热器再增大，就连抛光表面的铝散热器，其散热能力也超过导热塑料。
下面再来看看散热器厚度的影响。表3是散热器直径不变，厚度改变的模拟计算结果。
从表3可以看到，对于导热塑料，厚度增加，对散热的改善是非常明显的。说明厚度增加，在导热系数不高的情况下，通过增加截面积来减小热阻在作用非常显著。同时也看到，对于轻氧化和抛光铝，散热器厚度增加后的散热效果改善也是非常明显的。这说明，较高表面发射率的导热塑料和较低表面发射率的铝，要达到好的散热，需要有良好的、低热阻条件来达成。也即，离热源近的地方散热不足时，需要尽快地传导到远处的表面去散热。
随着散热面积的进一步增大，可以看到导热塑料的散热能力就是最差的了。这里就不再给出模拟数据了。
实际的散热，热流并不是只有一个方向传递，从热源出来的热量绝不可能依靠上、下、左、右、前、后各方向仅5mm的面积散热就可以的。散热器尺寸一定会在某些方向突破5mm距离，否则不足以散热。因此，图1的内容来说明导热塑料的优点实际是根本没有优点！
三、对问题2的讨论
说散热器大约7成的热是靠对流散热，而3成的热是靠辐射散热，泛泛地这样说，是误导。一般人没有系统学过传热学，就是学过，要对一个具体的散热器结构来计算对流和辐射的散热量也是很麻烦的。现在有了模拟软件，会用的读者可以利用软件计算后查看辐射量，就会明白那个说法是否正确。对流量和辐射量的比例，和散热器的结构设计关系非常大。对于辐射散热，角系数的影响很大。举例说，两个平行的翅片，高度较高时，相对的面辐射散热量就非常小，即对辐射而言，相对的两个面基本不起辐射散热作用。因此，如何设计散热器结构，是需要下点功夫的。设计的好，辐射量和对流量可以平分秋色。
四、结 论
仅仅从做个良好的散热设计而言，导热塑料的散热能力和铝材相比，没有优势。除非灯具在绝缘方面有要求，才可以考虑用导热塑料做外壳兼散热器，但这会牺牲散热性能。要达到铝材的散热效果，体积必然要大。总结就是一句话：在绝缘要求无法达到时，才可考虑具有绝缘性的导热塑料。结果当然是散热性能的损失。
