降低結溫以提高壽命 新型LED散熱技術詳解
這將會使整個LED產生革命性變化。而且擺脫了日美等國的專利束縛。 三.集成LED的散熱
現(xiàn)在有不少廠商把很多LED晶粒集成在一起以得到大功率的LED。這種LED的功率可以達到5W以上,大多以10W,25W,和50W的功率等級出現(xiàn)。為了把多個LED晶粒(以共晶(Eutectic)或覆晶(Flip-Chip)封裝)連接在一起,因為這些晶粒極為精細,所以需要采用精確的印制電路進行連接。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成。各種材料的導熱系數如下表所示。
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倍的導熱系數,所以現(xiàn)在更常用氮化鋁。過去采用厚膜電路,但是其表面不平,電路邊緣毛糙,而且需要800°C以上的燒結溫度。現(xiàn)在大多采用薄膜電路,因為它只需要300度以下的工藝,表面平整度可以0.3um,不會有氧化物生成,附著性好,電路精細,誤差低于+/-1%。它實際上是采用照相刻蝕的方法來制作,采用氧化鋁為基底的薄膜電路制備的具體過程如下:
圖6. 薄膜電路的制備過程
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都會制成燈具,所以LED芯片所產生的熱量最后總是通過燈具的外殼散到空氣中去。如果散熱不好,因為LED芯片的熱容量很小,一點點熱量的積累就會使得芯片的結溫迅速提高,如果長時期工作在高結溫的狀態(tài),它的壽命就會很快縮短。然而這些熱量要能夠真正引導出芯片到達外部空氣,要經過很多途徑。具體來說,LED芯片所產生的熱,從它的金屬散熱塊出來,先經過焊料到鋁基板的PCB,再通過導熱膠才到鋁散熱器。所以LED燈具的散熱實際上包括導熱和散熱兩個部分?,F(xiàn)在先來看一下每一個環(huán)節(jié)的導熱性能。 四.各種電路基板的導熱
在把LED連接到散熱器之前,首先要把它們焊接到電路中去,因為首先要把這些LED連接成幾串幾并,同時還要把他們和恒流源在電路上連接起來。最簡單的辦法是把它們直接焊接到普通印制板上去。對于一些很小功率的LED,例如LED指示燈的確是可以這樣做的。但是對于大多數高亮度和高功率LED來說,普通玻璃纖維印制板的導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:
4.1 鋁基板
目前幾乎絕大多數的LED燈具中都采用了鋁基板。鋁基板上電
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