led散熱技術(shù)word版-展示頁
2025-01-16 12:57本頁面
【正文】 0 50 815 5 早期的 LED 芯片主要靠?jī)筛饘匐姌O而引出到芯片外部，最典型的就是稱為ф 5 或F5 的草帽管，它的散熱完全靠?jī)筛?xì)細(xì)的金屬導(dǎo)線引出去，所以散熱效果很差，熱阻很大，這也就是為什么這種草帽管的光衰很嚴(yán)重的原因。也就表現(xiàn)為不同的熱阻。 襯底材料 導(dǎo)熱系數(shù) W/(m而且性能還優(yōu)于藍(lán)寶石。最近國(guó)內(nèi)的廠商開始采用硅材料作為基底。目前只有 Cree 公司生產(chǎn)以碳化硅為襯底的 LED。而且藍(lán)寶石要使用銀膠固晶，而銀膠的導(dǎo)熱也很差。但是藍(lán)寶石襯底的導(dǎo)熱性能不是太好，（在 100176。早期的 LED 只是采用 Si 硅作為襯底。為了盡可能地 把熱量引出到芯片外面，人們?cè)?LED 的芯片結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了很多改進(jìn)。 二 .LED 芯片到底板的散熱 LED 芯片的特點(diǎn)是在極小的體積內(nèi)產(chǎn)生極高的熱量。 2．內(nèi)部產(chǎn)生的光子無法全部射出到芯片外部而最后轉(zhuǎn)化為熱量，這部分是主要的，因?yàn)槟壳斑@種稱為外部量子效率只有 30％左右，大部分都轉(zhuǎn)化為熱量了。 1．內(nèi)部量子效率不高，也就是在電子和空穴復(fù)合時(shí)，并不能 100％都產(chǎn)生光子，通常稱為由“電流泄漏”而使 PN 區(qū)載流子的復(fù)合率降低。也就是說大約70%的電能都變成了熱能。 第一部分 LED 芯片的散熱 一 .結(jié)溫是怎么產(chǎn)生的 LED 發(fā)熱的原因是因?yàn)樗尤氲碾娔懿]有全部轉(zhuǎn)化為光能，而是一部分轉(zhuǎn)化成為熱能。可見改善散熱，控制結(jié)溫是十分重要的事。 C，那么其光衰至 70％的壽命可以高達(dá) 10 萬小時(shí)！這是人們夢(mèng)寐以求的壽命，可是真的可以實(shí)現(xiàn)嗎？是的，只要能夠認(rèn)真地處理它的散熱問題就有可能做到！遺憾的是，現(xiàn)在實(shí)際的 LED 燈的散熱和這個(gè)要求相去甚遠(yuǎn)！以致 LED 燈具的壽命變成了一個(gè)影響其性能的主要問題，所以必須要認(rèn)真對(duì)待！ 圖 而且，結(jié)溫不但影響長(zhǎng)時(shí)間壽命，也還直接影響短時(shí)間的發(fā)光效率，例如 Cree 公司的XLamp7090XRE 的發(fā)光量和結(jié)溫的關(guān)系如圖 2 所示。LED 的散熱現(xiàn)在越來越為人們所重視，這是因?yàn)?LED 的光衰或其壽命是直接和其結(jié)溫有關(guān)，散熱不好結(jié)溫就高，壽命就短，依照阿雷紐斯法則溫度每降低 10℃壽命會(huì)延長(zhǎng) 2 倍。從Cree 公司發(fā)布的光衰和結(jié)溫的關(guān)系圖（圖 1）中可以看出，結(jié)溫假如能夠控制在 65176。 假如以結(jié)溫為 25 度時(shí)的發(fā)光為 100%，那么結(jié)溫上升至 60 度時(shí)，其發(fā)光量就只有 90%；結(jié)溫為 100 度時(shí)就下降到 80%； 140 度就只有 70%。 除此以外 LED 的發(fā)熱還會(huì)使得其光譜移動(dòng)；色溫升高；正向電流增大（恒壓供電時(shí)）；反向電流也增大；熱應(yīng)力增高；熒光粉環(huán)氧樹脂老化加速等等種種問題，所以說， LED 的散熱是 LED 燈具的設(shè)計(jì)中最為重要的一個(gè)問題。 LED 的光效目前只有 100lm/W，其電光轉(zhuǎn)換效率大約只有 20~30%左右。 具體來說， LED 結(jié)溫的產(chǎn)生是由于兩個(gè)因素所引起的。泄漏電流乘以電壓就是這部分的功率，也就是轉(zhuǎn)化為熱能，但這部分不占主要成分，因?yàn)楝F(xiàn)在內(nèi)部光子效率已經(jīng)接近 90％。 雖然白熾燈的光效很低，只有 15lm/W 左右，但是它幾乎將所有的電能都轉(zhuǎn)化為光能而輻射出去，因?yàn)榇蟛糠值妮椛淠苁羌t外線，所以光效很低，但是卻免除了散熱的問題。而 LED 本身的熱容量很小，所以必須以最快的速度把這些熱量傳導(dǎo)出去，否則就會(huì)產(chǎn)生很高的結(jié)溫。 為了改善 LED 芯片本身的散熱，其最主要的改進(jìn)就是采用導(dǎo)熱更好的襯底材料。后來就改為藍(lán)寶石作為襯底。 C 時(shí)約為 25W/（ mK）），為了改善襯底的散熱， Cree 公司采用碳化硅硅襯底，它的導(dǎo)熱性能（ 490W/（ mK））要比藍(lán)寶石高將近 20 倍。而碳化硅的唯一缺點(diǎn)是成本比較貴。 采用碳化硅作為基底以后，的確可以大為改善其散熱，但是其成本過高，而且有專利保護(hù)。因?yàn)楣璨牧系幕撞皇軐＠南拗?。唯一的問題是 GaN 的膨脹系數(shù)和硅相差太大而容易發(fā)生龜裂，解決的方法是在中間加一層氮化鋁（ AlN）作緩沖。 K) 膨脹系數(shù) (x10E6) 穩(wěn)定性 導(dǎo)熱性 成本 ESD (抗靜電 ) 碳化硅 (SiC) 490 良 好 高 好 藍(lán)寶石(Al2O3) 46 一般 差 為 SiC 的1/10 一般 硅 (Si) 150 5~20 良 好 為藍(lán)寶石的1/10 好 LED 芯片封裝以后，從芯片到管腳的熱阻就是在應(yīng)用時(shí)最重要的一個(gè)熱阻，一般來說 ,芯片的接面面積的大小是散熱的關(guān)鍵，對(duì)于不同的額定功率，要求有相應(yīng)大小的接面面積。幾種類型的 LED 的熱阻如下所示： 類型 草帽管 食 人魚 1W 面發(fā)光 熱阻 186。此外，封裝時(shí)采用的材料也是一個(gè)很重要的問題。因而在大功率 LED 中必須采用硅膠作為封裝材料。從而可以把同樣光衰的壽命延長(zhǎng)到 4 萬小時(shí)。 C/W 億光 EHP5393 1W 冷白 13 億光 EHP－ A08L/UT01 1W， 5600K 15 愛迪生 Edixeon S series 1W， 5K8K 1314 愛迪生 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（ Li
公司管理相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1