有效提高高功率LED散热性的分析阿里巴巴ableonesz的博客BLOG

中心议题:

解决方案:

长久以来,显示应用一直是LED的主要诉求,对于LED的散热性要求不甚高的情况下,LED多利用传统树脂基板进行封装。
  
2000年以后,随LED高辉度化与高效率化技术发展,再加上蓝光LED发光效率大幅改善,与LED制造成本持续下滑,让LED应用范围、及有意愿采用LED的产业范围不断扩增,包括液晶、家电、汽车等业者,也开始积极考虑应用LED的可能性,例如消费性产品业者对于高功率LED的期待是,能达到省电、高辉度、长使用寿命、高色再现性,这代表着达到高散热性能力,是高功率LED封装基板不可欠缺的条件。
  
此外,液晶面板业者面临欧盟RoHS规范,需正视将冷阴极灯管全面无水银化的环保压力,造成市场对于高功率LED的需求更加急迫。
  
LED封装除了保护内部LED芯片外,还兼具LED芯片与外部作电气连接、散热等功能。
  
环氧树脂特性已不符合高功率LED需求
  
1个LED能达到几百流明,这基本上不是大问题,主要的问题是,如何去处理散热?接下来在产生这么大的流明后,如何维持亮度的稳定与持续性,这又是另一个重要课题,若热处理没有做好的话,LED的亮度和寿命会下降很快,对于LED来说,如何做到有效的可靠度和热传导,是非常重要。
  
以往LED是使用低热传导率树脂进行封装,不过这被视为是影响散热特性的原因之一,此外,环氧树脂耐热性比较差,可能会出现的情况是,在LED芯片本身的寿命未到达前,环氧树脂就已呈现变xx况,因此,提高散热性已是重要关键。
  
除此之外,不仅因为热现象会对环氧树脂产生变化,甚至短波长也会对环氧树脂造成问题,这是因为白光LED发光光谱中,也包含短波长光线,而环氧树脂却相当容易受白光LED中的短波长光线破坏,即使是低功率白光LED,已能使环氧树脂破坏现象加剧,更何况高功率白光LED所发出的短波长光线更多,恶化自然比低功率款式更加,甚至有些产品在连续点亮后的使用寿命仅5,000小时,甚至更短!所以,与其不断克服因旧有封装材料“环氧树脂”带来的变色困扰,不如朝寻求新1代的封装材料努力。

                                        
            图1:环氧树脂耐热性比较差,在LED芯片本身的寿命到达前,环氧树脂就已出现变色。
  
金属基板成新焦点
  
因此最近几年逐渐改用高热传导陶瓷,或是金属树脂封装结构,就是为了解决散热、与强化原有特性做的努力。LED芯片高功率化常用方式是:芯片大型化、改善发光效率、采用高取光效率的封装、及大电流化。这类做法虽然电流发光量会呈比例增加,不过发热量也会随之上升。
  
对高功率LED封装技术上而言,由于散热的问题造成了一定程度的困扰,在此背景下具有高成本效益的金属基板技术,就成了LED高效率化之后另1个备受关心的新发展。

  • LED导热界面材料的选用也是一个核心问题

目前个供选择的有导热绝缘垫片,导热双面胶,导热硅脂,GTS导热石墨材料,导热相变界面材料等选择。

导热绝缘垫片使用方便

导热双面胶可以取代螺丝固定

导热硅脂使用较为繁琐

GTS导热石墨材料主要用于大功率LED导热界面,起到xx热点,均温散热的效果,是一种全新的散热解决方案!

之前主要用于笔记本电脑和手机散热,现在能解决大功率LED散热问题!

导热相变材料一般比较贵不适用于LED

选择一款合适的导热界面材料会降低界面热阻提高LED灯使用寿命,减低综合成本!



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