大功率led照明產(chǎn)品及散熱技術(shù)(參考版)
2025-02-23 13:04本頁面
【正文】 對于 LED燈具而言，更是需要將光源、散熱、供電和燈具等集成考慮。 LED封裝設(shè)計應(yīng)與芯片設(shè)計同時進(jìn)行，并且需要對光、熱、電、結(jié)構(gòu)等性能統(tǒng)一考慮。 LED封裝是一個涉及到多學(xué)科 (如光學(xué)、熱學(xué)、機械、電學(xué)、力學(xué)、材料、半導(dǎo)體等 )的研究課題。這會大大的減弱大功率的使用效果。新型熱管技術(shù)自激式振蕩流熱管 環(huán)路熱管 它們作為傳統(tǒng)熱管技術(shù)的延伸，也是依靠液體相變實現(xiàn)換熱的，傳熱能力較燒結(jié)熱管提高 2030％，具有傳熱效率高、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、適應(yīng)性好、熱輸運距離遠(yuǎn)等特點，是解決大功率 LED燈散熱問題最為有效的解決方案。發(fā)展趨勢 設(shè)計理論傅立葉定律：散熱方式對比LED散熱處理方案? 1)小功率的環(huán)氧樹脂散熱法? 2)鋁基板（缺點：金屬熱膨脹系數(shù)很大與低膨脹陶瓷芯片焊接易受熱沖擊，發(fā)生不調(diào)協(xié)）? 3）陶瓷基板（是新一代散熱材料，散熱佳，耐高溫，價高數(shù)倍）? 4）導(dǎo)熱硅脂（用耒向散熱片傳導(dǎo) LED散發(fā)出耒的熱量。簡式鰭片法、主動散熱法、傳統(tǒng)熱管技術(shù)簡式鰭片法 主動散熱法 傳統(tǒng)熱管技術(shù)當(dāng)前主要散熱方法：,LEDRJA=RJC+RBA=16+=? 如果設(shè)計的 TJ=90OC,則按上條件不能滿足設(shè)計要求 ,需改換散熱更好的 PCB板或增大散熱面積并再一次試驗和計算 ,直到滿足 TJ≤TJMAX為止 .另一方法是 ,更換 LED的 RJC太大產(chǎn)品如 RJC=9OC/WTJ==RJC*IF*VF+TC=9(*)+71=作業(yè)? 已知 3W白光 LED， RJC=12OC/W， K型熱電偶點溫度計測量頭焊在散熱墊上。工作狀態(tài)： IF=500? PCB試驗板：雙層銅板 40*40*RBA=(TC－ TC)/PDRJC=(TJ－ TC)/PDRJA=(TJ－ TC)/PD+(TC－ TA)/PD如果已測出 LED散熱墊的溫度 TC，則 (1)式可寫成：(2)式中 PD的單位是 W。(1)若結(jié)溫為 TJ、環(huán)境溫度為 TA、 LED的功耗為 PD,則RJA與 TJ、 TA及 PD的關(guān)系為：散熱的計算公式 RJA=RJC+RBA如果 LED的散熱墊與 PCB的敷銅層采用回流焊焊在一起，則 RCB=0，則上式可寫成：若管芯傳導(dǎo)到散熱墊底面的熱阻為 RJC（ LED的熱阻） 、散熱墊傳導(dǎo)到 PCB面層敷銅層的熱阻為 RCB、 PCB傳導(dǎo)到環(huán)境空氣的熱阻為 RBA,則從管芯的 結(jié)溫 TJ傳導(dǎo)到 空氣 TA的總熱阻 RJA與各熱阻關(guān)系為：? RJA=RJC+RCB+RBA各熱阻的單位是 ℃/W 。大功率 LED主要的 散熱路徑是 ：管芯 → 散熱墊 → 印制板敷銅層 → 印制板 → 環(huán)境空氣。 —— 上游產(chǎn)業(yè)完成(B)系統(tǒng)集成，主要針對燈具散熱方式，提高換熱功率。大功率 LED的散熱問題? 例如， 1個 10W白光 LED若其光電轉(zhuǎn)換效率為 20%，則有 8W的電能轉(zhuǎn)換成熱能，若不加散熱措施，則大功率 LED的器芯溫度會急速上升，當(dāng)其結(jié)溫（ TJ）上升超過最大允許溫度時（一般是 150℃ ），大功率 LED會因過熱而損壞。 芯片體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，局部熱流密度大，熱量不宜釋放。次級貼裝示意圖LED特點? 耗電量少，白熾燈的 1/8，熒光燈的 50％；? 發(fā)光效率高，可達(dá)到 50～ 200lm/W；? 體積小，重量輕，穩(wěn)定性好，壽命達(dá) 10萬小時；? 使用低壓電源，安全可靠；? 生產(chǎn)和使用過程中無污染，有利于環(huán)保。功率型ＬＥＤ項目是高技術(shù)、高投入、高產(chǎn)出項目，在國內(nèi)外市場上都具有相當(dāng)?shù)母偁幠芰Α?功率型ＬＥＤ產(chǎn)品已獲市場認(rèn)可，供不應(yīng)求，目前產(chǎn)銷矛盾突出。國內(nèi)外市場競爭力?n生產(chǎn)工藝（ 1）金屬有機化合物汽相淀積（ＭＯＣＶＤ）；（ 2）多量子阱結(jié)構(gòu)；（ 3）倒裝焊接；（ 4）晶片鍵合；（ 5）紋理表面結(jié)構(gòu)；（ 6）動態(tài)自適應(yīng)粉涂布量控制。目前，按照常規(guī)理念設(shè)計的超高亮度ＬＥＤ遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足固體照明所需的光通量。功率型ＬＥＤ所用的外延材料，雖然其內(nèi)量子效率還需進(jìn)一步提高，但獲得高發(fā)光通量的最大障礙乃是芯片的取光效率低，其原因是半導(dǎo)體與封裝環(huán)氧的折射率相差較大，致使內(nèi)部的全反射臨界角很小。功率型 led產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)n芯片結(jié)構(gòu) 采用ＩｎＧａＡｌＰ（ＡＳ）紋理表面結(jié)構(gòu)的新一代功率型ＬＥＤ芯片，可以獲得大于５０％的外量子效率，其基本性能與ＴＳ結(jié)構(gòu)的ＬＥＤ相當(dāng)，不僅可取代常 采用新型封
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