《led散熱技術(shù)》word版-文庫(kù)吧
2024-12-23 12:57 本頁(yè)面
【正文】 1 1W， 5600K 15 愛(ài)迪生 Edixeon S series 1W， 5K8K 1314 愛(ài)迪生 Edixeon K series 1W, 8 Lumenled Luxeon Emitter 1W， 15 Nichia NJSL036AT 1W， 30 Cree XLamp7090XRE 1W 8 Cree XLampXPG 1W 6 小功率 LED 光寶（ LiteOn） LTWM670ZVS（ 3020） ， 20mA 160 琉明斯 3014 ， 30mA 45 由表中可見(jiàn)， Cree 公司的 LED 的熱阻因?yàn)椴捎昧颂蓟枳骰祝绕渌镜臒嶙柚辽俚鸵槐?。大功?LED 為了改進(jìn)散熱通常在基底下面再放一塊可焊接的銅底板以便焊到散熱器上去。這些熱阻實(shí)際上都是在這個(gè)銅底板上測(cè)得的。 是不是碳化硅就是 LED 襯底的最佳選擇呢，不是這樣，任何事物都會(huì)有創(chuàng)新和發(fā)展的，最近臺(tái)灣的鉆石科技開(kāi)發(fā)出了鉆石島外延片 (DiamondIslandsWafer， DIW)做為生產(chǎn)超級(jí) LED的基材。這種 LED 的熱阻可以低至 5176。 C/W。用它制成的超級(jí) LED 可發(fā)出極強(qiáng)的紫外光，其強(qiáng)度不因高溫而降低，反而會(huì)更亮。其結(jié)構(gòu)圖如圖 4 所示。 圖 (DiamondLikeCarbon， DLC)的鍍膜可以大大改善 LED 的散熱 圖 DLC 鍍膜和鋁結(jié)合可以比其它結(jié)構(gòu)的 LED 有更好的散熱特性 而且采用紫外線來(lái)激發(fā)各種熒光粉也可以得到所需要的各種顏色的 LED。而且熒光粉不是采用和環(huán)氧樹(shù)脂或硅膠混合的方法而是直接涂于芯片表面還可以避免由于環(huán)氧樹(shù)脂和硅膠的老化而產(chǎn)生的光衰。 這將會(huì)使整個(gè) LED 產(chǎn)生革命性變化。而且擺脫了日美等國(guó)的專(zhuān)利束縛。 三 .集成 LED 的散熱 現(xiàn)在有不少?gòu)S商把很多 LED 晶粒集成在一起以得到大功率的 LED。這種 LED 的功率可以達(dá)到 5W 以上，大多以 10W， 25W，和 50W 的功率等級(jí)出現(xiàn)。為了把多個(gè) LED 晶粒（以共晶（ Eutectic）或覆晶（ FlipChip）封裝）連接在一起，因?yàn)檫@些晶粒極為精細(xì)，所以需要采用精確的印制電路進(jìn)行連 接。為了得到更好的散熱特性，通常采用陶瓷基板。這種陶瓷基板是由氧化鋁和氮化鋁構(gòu)成。各種材料的導(dǎo)熱系數(shù)如下表所示。 材料 導(dǎo)熱系數(shù) W/mK FR4 （普通印制板的玻璃纖維） 氧化鋁 1727 氮化鋁 170230 金 315 銀 425 銅 398 不論氮化鋁還是氧化鋁，它們都是一種絕緣的陶瓷材料，所以可以把印制電路做在上面。但是氮化鋁具有高 10 倍的導(dǎo)熱系數(shù)，所以現(xiàn)在更常用氮化鋁。過(guò)去采用厚膜電路，但是其表面不平，電路邊緣毛糙，而且需要 800176。 C 以上的燒結(jié)溫度。現(xiàn)在大多采 用薄膜電路，因?yàn)樗恍枰?300 度以下的工藝，表面平整度可以 ，不會(huì)有氧化物生成，附著性好，電路精細(xì)，誤差低于 +/1%。它實(shí)際上是采用照相刻蝕的方法來(lái)制作，采用氧化鋁為基底的薄膜電路制備的具體過(guò)程如下： 圖 采用氮化鋁的制作方法相同。 第二部分 LED 燈具的散熱 前面講的是 LED 芯片的散熱，然而任何 LED 都會(huì)制成燈具，所以 LED 芯片所產(chǎn)生的熱量最后總是通過(guò)燈具的外殼散到空氣中去。如果散熱不好，因?yàn)?LED 芯片的熱容量很小，一點(diǎn)點(diǎn)熱量的積累就會(huì)使得芯片的結(jié)溫迅速提高，如果長(zhǎng)時(shí)期工作在高結(jié)溫的狀態(tài)，它的壽命就會(huì)很快縮短。然而這些熱量要能夠真正引導(dǎo)出芯片到達(dá)外部空氣，要經(jīng)過(guò)很多途徑。具體來(lái)說(shuō)， LED 芯片所產(chǎn)生的熱，從它的金屬散熱塊出來(lái)，先經(jīng)過(guò)焊料到鋁基板的 PCB，再通過(guò)導(dǎo)熱膠才到鋁散熱器。所以 LED 燈具的散熱實(shí)際上包括導(dǎo)熱和散熱兩個(gè)部分?，F(xiàn)在先來(lái)看一下每一個(gè)環(huán)節(jié)的導(dǎo)熱 性能。 四 .各種電路基板的導(dǎo)熱 在把 LED 連接到散熱器之前，首先要把它們焊接到電路中去，因?yàn)槭紫纫堰@些 LED連接成幾串幾并，同時(shí)還要把他們和恒流源在電路上連接起來(lái)。最簡(jiǎn)單的辦法是把它們直接焊接到普通印制板上去。對(duì)于一些很小功率的 LED，例如 LED 指示燈的確是可以這樣做的。但是對(duì)于大多數(shù)高亮度和高功率 LED 來(lái)說(shuō)，普通玻璃纖維印制板的導(dǎo)熱性能就顯得太差了，而必須改成用銅基板或鋁基板甚至陶瓷覆銅板。各種基板的性能如下： 基板類(lèi)型 特點(diǎn) 普通印制電路板 技術(shù)成熟，具有 Layout 上的優(yōu)勢(shì)， 散熱性能差、尺寸大，只適合于低功率產(chǎn)品 柔性印制電路 重量輕，可彎性，厚度薄， 熱傳導(dǎo)率約為： 2~3W/mK 高導(dǎo)熱系數(shù)鋁基板 印制板基底為鋁板，熱傳導(dǎo)率約為 1~陶瓷覆銅板 DCB 熱傳導(dǎo)率高，約 200~800W/mK，制作困難，不易量產(chǎn) 鋁基板 目前幾乎絕大多數(shù)的 LED 燈具中都采用了鋁基板。鋁基板上電路的銅箔為了要導(dǎo)電和導(dǎo)熱要有足夠的厚度和寬度，其厚度在 35181。m280181。m 之間。其寬度最好盡可能布滿整個(gè)基板，以便把熱傳下去。而下面一層絕緣體則要求其絕緣性能很好 ，而且還要導(dǎo)熱性能很好。然而這兩個(gè)性能是矛盾的，通常都是導(dǎo)體的導(dǎo)熱性能好，而絕緣體的導(dǎo)熱性能差。又要導(dǎo)熱好又要絕緣好是很難做到的。也是一種科研的課題。目前采用的是一種摻有陶瓷填充物的改性環(huán)氧樹(shù)脂或環(huán)氧玻璃布粘結(jié)片。通過(guò)熱壓把銅箔絕緣體和鋁板粘結(jié)起來(lái)。有一些 LED 燈具，雖然散熱器是經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，但是很快
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