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LED散熱基板技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析

作者: 時(shí)間:2010-06-29 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

1、前言

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/169262.htm


隨著全球環(huán)保的意識(shí)抬頭,節(jié)能省電已成為當(dāng)今的。產(chǎn)業(yè)是近年來(lái)最受矚目的產(chǎn)業(yè)之一。至今,產(chǎn)品已具有節(jié)能、省電、高效率、反應(yīng)時(shí)間快、壽命周期長(zhǎng)、且不含汞,具有環(huán)保效益…等優(yōu)點(diǎn)。然而通常高功率產(chǎn)品輸入功率約為20%能轉(zhuǎn)換成光,剩下80%的電能均轉(zhuǎn)換為熱能。


一般而言,LED發(fā)光時(shí)所產(chǎn)生的熱能若無(wú)法導(dǎo)出,將會(huì)使LED結(jié)面溫度過(guò)高,進(jìn)而影響產(chǎn)品生命周期、發(fā)光效率、穩(wěn)定性,而LED結(jié)面溫度、發(fā)光效率及壽命之間的關(guān)系,以下將利用關(guān)系圖作進(jìn)一步說(shuō)明。


圖一為L(zhǎng)ED結(jié)面溫度與發(fā)光效率之關(guān)系圖,當(dāng)結(jié)面溫度由25℃上升至100℃時(shí),其發(fā)光效率將會(huì)衰退20%到75%不等,其中又以黃色光衰退75%最為嚴(yán)重。此外,當(dāng)LED的操作環(huán)境溫度愈高,其產(chǎn)壽命亦愈低(如圖二所示),當(dāng)操作溫度由63℃升到74℃時(shí),LED平均壽命將會(huì)減少3/4。因此,要提升LED的發(fā)光效率,LED系統(tǒng)的熱散管理與設(shè)計(jì)便成為了一重要課題,在了解LED問(wèn)題之前,必須先了解其途徑,進(jìn)而針對(duì)瓶頸進(jìn)行改善。


2、LED散熱途徑


依據(jù)不同的封裝,其散熱方法亦有所不同,而LED各種散熱途徑方法約略可以下圖三示意之:


散熱途徑說(shuō)明:


1.從空氣中散熱


2.熱能直接由Systemcircuitboard導(dǎo)出


3.經(jīng)由金線將熱能導(dǎo)出


4.若為共晶及Flipchip制程,熱能將經(jīng)由通孔至系統(tǒng)電路板而導(dǎo)出)


一般而言,LED晶粒(Die)以打金線、共晶或覆晶方式連結(jié)于其基板上(SubstrateofLEDDie)而形成一LED晶片(chip),而后再將LED晶片固定于系統(tǒng)的電路板上(Systemcircuitboard)。因此,LED可能的散熱途徑為直接從空氣中散熱(如圖三途徑1所示),或經(jīng)由LED晶?;逯料到y(tǒng)電路板再到大氣環(huán)境。而散熱由系統(tǒng)電路板至大氣環(huán)境的速率取決于整個(gè)發(fā)光燈具或系統(tǒng)之設(shè)計(jì)。


然而,現(xiàn)階段的整個(gè)系統(tǒng)之散熱瓶頸,多數(shù)發(fā)生在將熱量從LED晶粒傳導(dǎo)至其基板再到系統(tǒng)電路板為主。此部分的可能散熱途徑:其一為直接藉由晶粒基板散熱至系統(tǒng)電路板(如圖三途徑2所示),在此散熱途徑里,其LED晶?;宀牧系臒嵘⒛芰礊橄喈?dāng)重要的參數(shù)。另一方面,LED所產(chǎn)生的熱亦會(huì)經(jīng)由電極金屬導(dǎo)線而至系統(tǒng)電路板,一般而言,利用金線方式做電極接合下,散熱受金屬線本身較細(xì)長(zhǎng)之幾何形狀而受限(如圖三途徑3所示);因此,近來(lái)即有共晶(Eutectic)或覆晶(Flipchip)接合方式,此設(shè)計(jì)大幅減少導(dǎo)線長(zhǎng)度,并大幅增加導(dǎo)線截面積,如此一來(lái),藉由LED電極導(dǎo)線至系統(tǒng)電路板之散熱效率將有效提升(如圖三途徑4所示)。


經(jīng)由以上散熱途徑解釋?zhuān)傻弥峄宀牧系倪x擇與其LED晶粒的封裝方式于LED熱散管理上占了極重要的一環(huán),后段將針對(duì)LED散熱基板做概略說(shuō)明。

3、LED散熱基板


LED散熱基板主要是利用其散熱基板材料本身具有較佳的熱傳導(dǎo)性,將熱源從LED晶粒導(dǎo)出。因此,我們從LED散熱途徑敘述中,可將LED散熱基板細(xì)分兩大類(lèi)別,分別為(1)LED晶?;迮c(2)系統(tǒng)電路板,此兩種不同的散熱基板分別乘載著LED晶粒與LED晶片將LED晶粒發(fā)光時(shí)所產(chǎn)生的熱能,經(jīng)由LED晶粒散熱基板至系統(tǒng)電路板,而后由大氣環(huán)境吸收,以達(dá)到熱散之效果。


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