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如何解决LED散热的问题
来源: | 作者:佚名 | 发布时间: 3689天前 | 1395 次浏览 | 分享到:

led被称为第四代光源或绿色光源,具有节能、环保、寿命长、体积小等特点,可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光、普通照明和城市夜景等领域。近年来,世界上一些经济发达国家围绕LED的研制展开了激烈的技术竞赛。其中LED散热一直是一个亟待解决的问题!

有研究数据表明,假如LED芯片结温为25度时的发光为100%,那么结温上升至60度时,其发光量就只有90%;结温为100度时就下降到80%;140度就只有70%。可见改善散热,控制结温是十分重要的事。

除此以外LED的发热还会使得其光谱移动;色温升高;正向电流增大(恒压供电时);反向电流也增大;热应力增高;光粉环氧树脂老化加速等等种种问题,所以说,LED的散热是LED灯具的设计中最为重要的一个问题。

近些年在业界专家的努力下对大功率LED芯片散热问题提出了一下几点改善方案:

1.  通过提高LED晶片面积来增加发光量。

2.  采用封装数个小面积LED晶片。

3.  改变LED封装材料和萤光材料。

那么是不是通过以上三种方法就可以完全改进大功率LED白光产品的散热问题了呢?实则斐然!首先我们虽然将LED芯片的面积增大,以此获得更多的光通量(光单位时间内通过单位面积的光束数即为光通量,单位ml)希望能够达到我们想要的白光效果,但因其实际面积过大,而导致在应用过程与结构上出现了一些适得其反的现象。

那么是不是大功率LED白光散热问题就真的无法解决了呢?当然不是无法解决了。针对单纯增大晶片面积而出现的负面问题,LED白光业者们就根据电极构造的改良及覆晶的构造并利用封装数个小面积LED晶片等方式从大功率LED晶片表面进行改良从而来达到60lm/W的高光通量低高散热的发光效率。

其实还有一种方法可以有效改进大功率LED芯片散热问题。那就是将其白光封装材料用硅树脂取代以往的塑料或者有机玻璃。更换封装材料不仅能够解决LED芯片散热问题更能够提高白光LED寿命,真是一箭双雕啊。我想说的是几乎所有像大功率LED白光这样的高功率白光LED产品都应该采用硅树脂作为封装的材料。为什么现在大功率LED中必须采用硅胶作为封装材料?因为硅胶对同样波长光线的吸收率不到1%。但是环氧树脂对400-459nm的光线吸收率高达45%,很容易由于长期吸收这种短波长光线以后产生的老化而使光衰严重。

当然在实际的生产生活中还会出现很多像大功率LED白光芯片散热这样的问题,因为人们对大功率LED白光越广泛的应用就会出现越深入难解的种种问题!

LED芯片的特点是在极小的体积内产生极高的热量。而LED本身的热容量很小,所以必须以最快的速度把这些热量传导出去,否则就会产生很高的结温。为了尽可能地把热量引出到芯片外面,人们在LED的芯片结构上进行了很多改进。为了改善LED芯片本身的散热,其最主要的改进就是采用导热更好的衬底材料。像Cree公司的LED的热阻因为采用了碳化硅作基底,要比其他公司的热阻至少低一倍。

即使能够解决从晶片到封装材料间的抗热性,但因从封装到PCB板的散热效果不好的话,同样也是造成LED晶片温度的上升,出现发光效率下降的现象。所以,就像是松下就为了解决这样的问题,从2005年开始,便把包括圆形,线形,面型的白光LED,与PCB设计成一体,来克服可能因为出现在从封装到PCB板间散热中断的问题。

因此,在面对不断提高电流情况的同时,如何增加抗热能力,也是现阶段的急待被克服的问题,从各方面来看,除了材料本身的问题外,还包括从晶片到封装材料间的抗热性、导热结构、封装材料到PCB板间的抗热性、导热结构,及PCB板的散热结构等,这些都需要作整体性的考量。

总之:

大众一直关注灯具的使用寿命。若仅仅依靠使用低热阻的 LED 元件是不能为灯具装置构建良好的散热系统,而必须有效地减小从 PN 节点到周围环境的热阻,才能大大降低 LED 的 PN 节点温度,而成功实践延长 LED 灯具的使用寿命并提高实际光通量的目标。另外;有别于一般传统灯具,印刷电路板既是 LED 的供电载体,也是 LED 的散热载体,所以散热片和印刷电路板的散热设计十分重要。除此之外,灯具制造商还须考虑散热材料的质量、厚度和尺寸以及散热界面的处理和连接等因素。