文档介绍：浅论大功率LED散热技术发展
浅论大功率LED散热技术发展
摘要:白光LED具有发光效率高、功耗低、寿命长、环保等很多其它传统照明光源无法比拟的优势。因此被认为是取代白炽灯跟荧光灯最具潜力的照明光源。随着led产业的迅猛发展,大功率白光led的应用范围在逐步扩大化,相应地对其性能也日益提出更高要求,本文介绍了大功率LED在应用中的发热问题以及原因,并对大功率LED散热技术发展进行了展望。
关键词:LED,大功率,散热
1、前言
LED自发明以来,时至今日,已深入生活各个角落,因LED本身各方面优势,使传统发光组件正逐一被LED所取代,LED光电产业是一个新兴的朝阳产业,具有节能、环保的特点, 尤其是2009年12月哥本哈根全球气候会议的低碳减排效应,将使LED光电产业更加符合我们国家的能源、减碳战略,而获得更多的产业支持和市场需求。LED是个光电器件,其工作过程中只有15%~25%的电能转换成光能,其余的电能几乎都转换成热能,使LED的温度升高。在大功率LED中,散热是个大问题。然而,随着功率增加,LED所产生电热流之废热无法有效散出,导致发光效率严重下降。LED使用寿命的定义为,当LED发光效率低于原发光效率之70%时,可视为LED寿命终结。LED发光效率会随着使用时间及次数而降低,而过高的接面温度则会加速LED发光效率衰减,故散热成LED显学。为了让LED 发更亮的光而需要输入更高的功率,然而目前高功率LED 的光电转换效率值仍然有限,由于LED晶片面积很小,因此使高功率LED单位面积的发热量非常高,甚至较一般的 IC 元件更为严重,也使得LED 晶片的接面温度大为提升,容易造成过热问题。过高的晶片接面温度会使LED 的发光亮度降低,其中以红光的衰减最为明显。也会造成LED 的波长偏移而影响演色性,更会造成LED 可靠度的大幅降低,因此散热技术已成为目前LED 技术发展的瓶颈。
2、LED散热技术及节能减排

因此最近几年逐渐改用高热传导陶瓷,或是金属树脂封装结构,就是为了解决散热、与强化原有特性做的努力。LED芯片高功率化常用方式是:芯片大型化、改善发光效率、采用高取光效率的封装、及大电流化。这类做法虽然电流发光量会呈比例增加,不过发热量也会随之上升。对高功率LED封装技术上而言,由于散热的问题造成了一定程度的困扰,在此背景下具有高成本效益的金属基板技术,就成了LED高效率化之后另1个备受关心的新发展。
一般来说,树脂基板的散热,,,多改用金属或陶瓷高散热基板进行封装,主要原因是,基板的散热性直接影响LED寿命与性能,因此封装基板成为设计高辉度LED商品的开发重点。

关于LED封装基板散热设计,目前大致可以分成,LED芯片至封装体的热传导、及封装体至外部的热传达两大部分。使用高热传导材时,封装内部的温差会变小,此时热流不会呈局部性集中,LED芯片整体产生的热流,呈放射状流至封装内部各角落,所以利用高热传导材料,可提高内部的热扩散性。随LED芯片大型化、大电流化、高功率化发展,会加速金属封装取代传统树脂封装方式。就目前金属高散热基板材料而言,可分成硬质与可挠曲两种基板,结构上,硬质基板属于传统金属材料