關(guān)于LED與LED背光源的散熱問(wèn)題

由于LED技術(shù)的進(jìn)步，LED應(yīng)用亦日漸多元化，然而由于高功率LED輸入功率僅有15至20%轉(zhuǎn)換成光，其N80至85%則轉(zhuǎn)換成熱，若這些熱未適時(shí)排出至外界，那N將會(huì)使LED芯片介面溫度過(guò)高而影響發(fā)光效率及發(fā)光壽命。

隨著LED材料及封裝技術(shù)的不斷演進(jìn)，促使LED產(chǎn)品亮度不斷提高，LED的應(yīng)用越來(lái)越廣，以LED作為顯示器的背光源，更是近來(lái)熱門的話題，主要是不同種類的LED背光源技術(shù)分別在色彩、亮度、壽命、耗電度及環(huán)保訴求等均比傳統(tǒng)冷陰極管（CCFL）更具優(yōu)勢(shì)，因而吸引業(yè)者積極投入。

最初的單芯片LED的功率不高，發(fā)熱量有限，熱的問(wèn)題不大，因此其封裝方式相對(duì)簡(jiǎn)單。但近年隨著LED材料技術(shù)的不斷突破，LED的封裝技術(shù)也隨之改變，從早期單芯片的炮彈型封裝逐漸發(fā)展成扁平化、大面積式的多芯片封裝模組；其工作電流由早期20mA左右的低功率LED，進(jìn)展到目前的1/3至1A左右的高功率LED，單顆LED的輸入功率高達(dá)1W以上，甚至到3W、5W封裝方式更進(jìn)化。

由于高亮度高功率LED系統(tǒng)所衍生的熱問(wèn)題將是影響產(chǎn)品功能優(yōu)劣關(guān)鍵，要將LED元件的發(fā)熱量迅速排出至周遭環(huán)境，首先必須從封裝層級(jí)（L1 L2）的熱管理著手。目前業(yè)界的作法是將LED芯片以焊料或?qū)岣嘟又谝痪鶡崞?，?jīng)由均熱片降低封裝模組的熱阻抗，這也是目前市面上最常見(jiàn)的LED封裝模組，主要來(lái)源有Lumileds、OSRAM、Cree 和Nicha等LED國(guó)際知名廠商。

許多終端的應(yīng)用產(chǎn)品，如迷你型投影機(jī)、車用及照明用燈源，在特定面積下所需的流明量需超過(guò)上千流明或上萬(wàn)流明，單靠單芯片封裝模組顯然不足以應(yīng)付，走向多芯片LED封裝，及芯片直接黏著基板已是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

散熱問(wèn)題是在LED開(kāi)發(fā)用作照明物體的主要障礙，采用陶瓷或散熱管是一個(gè)有效防止過(guò)熱的方法，但散熱管理解決方案使材料的成本上升，高功率LED散熱管理設(shè)計(jì)的目的是有效地降低芯片散熱到最終產(chǎn)品之間的熱阻，R junction-to-case是其中一種采用材料的解決方案，提供低熱阻但高傳導(dǎo)性，通過(guò)芯片附著或熱金屬方法來(lái)使熱直接從芯片傳送到封裝外殼的外面。

當(dāng)然，LED的散熱組件與CPU散熱相似，都是由散熱片、熱管、風(fēng)扇及熱介面材料所組成的氣冷模組為主，當(dāng)然水冷也是熱對(duì)策之一。以當(dāng)前最熱門的大尺寸LED TV背光模組而言，40英寸及46英寸的LED背光源輸入功率分別為470W及550W，以其中的80%轉(zhuǎn)成熱來(lái)看，所需的散熱量約在360W及440W左右。

那N該如何將這些熱量帶走？目前業(yè)界有用水冷方式進(jìn)行冷卻，但有高單價(jià)及可靠度等疑慮；也有用熱管配合散熱片及風(fēng)扇來(lái)進(jìn)行冷卻，比方說(shuō)日本大廠SONY的 46LED背光源液晶電視，但風(fēng)扇耗電及噪音等問(wèn)題還是存在。因此，如何設(shè)計(jì)無(wú)風(fēng)扇的散熱方式，可能會(huì)是決定未來(lái)誰(shuí)能勝出的重要關(guān)鍵。