高功率白光LED芯片的散熱問(wèn)題

因此，在面對不斷提高電流情況的同時(shí)，如何增加抗熱能力，也是現階段的急待被克服的問(wèn)題，從各方面來(lái)看，除了材料本身的問(wèn)題外，還包括從晶片到封裝材料間的抗熱性、導熱結構、封裝材料到PCB板間的抗熱性、導熱結構，及PCB板的散熱結構等，這些都需要作整體性的考量。

例如，即使能夠解決從晶片到封裝材料間的抗熱性，但因從封裝到PCB板的散熱效果不好的話(huà)，同樣也是造成LED晶片溫度的上升，出現發(fā)光效率下降的現象。所以，就像是松下就為了解決這樣的問(wèn)題，從2005年開(kāi)始，便把包括圓形，線(xiàn)形，面型的白光LED,與PCB基板設計成一體，來(lái)克服可能因為出現在從封裝到PCB板間散熱中斷的問(wèn)題。

不過(guò)，并非所有的業(yè)者都像松下一樣，把封裝材料到PCB板間的抗熱性都做了考量，因為各業(yè)者的策略關(guān)系，有的業(yè)者以基板設計的簡(jiǎn)便為目標，只針對PCB板的散熱結構進(jìn)行改良。

有相當多的業(yè)者，因為本身不生產(chǎn)LED的關(guān)系，所以只能在PCB板做一些研發(fā)，但僅此于止還是不夠的，所以需要選擇散熱性良好的白光LED.能讓PCB板上的用金屬材料，能與白光LED封裝中的散熱槽緊密連接，完成讓具有散熱槽設計的高功率白光LED與PCB板連接，達到散熱的能力。

不過(guò)，這樣看起來(lái)好像只是因為期望達到散熱，而把簡(jiǎn)單的一件事情予以復雜化，到底這樣是不是符合成本和進(jìn)步的概念，以今天的應用層面來(lái)說(shuō)，很難做一個(gè)判斷，不過(guò)，實(shí)際上是有一些業(yè)者正朝向這方面做考量，例如Citizen在2004年所發(fā)表的產(chǎn)品，就是能夠從封裝上厚度為2~3mm的散熱槽向外散熱，提供應用業(yè)者能夠因為使用了具有散熱槽的高功率白光LED,能讓PCB板的散熱設計得以發(fā)揮。

封裝材料的改變 提高白光LED壽命達原先的4倍

當然發(fā)熱的問(wèn)題不是只會(huì )對亮度表現帶來(lái)影響，同時(shí)也會(huì )對LED本身的壽命出現挑戰，所以在這一部份，LED不斷的開(kāi)發(fā)出封裝材料來(lái)因應，持續提高中的LED亮度所產(chǎn)生的影響。

過(guò)去用來(lái)作為封裝材料的環(huán)氧樹(shù)脂，耐熱性比較差，可能會(huì )出現的情況是，在LED晶片本身的壽命到達前，環(huán)氧樹(shù)脂就已經(jīng)出現變色的情況，因此，為了提高散熱性，而必須讓更多的電流獲得釋放，這一個(gè)架構這是相當的重要。

除此之外，不僅因為熱現象會(huì )對環(huán)氧樹(shù)脂產(chǎn)生影樣，甚至短波長(cháng)也會(huì )對環(huán)氧樹(shù)脂造成一些問(wèn)題，這是因為白光LED 發(fā)光光譜中，也包含了短波長(cháng)的光線(xiàn)，而環(huán)氧樹(shù)脂卻相當容易被白光LED中的短波長(cháng)光線(xiàn)破壞，即使低功率的白光LED就已經(jīng)會(huì )讓造成環(huán)氧樹(shù)脂的破壞，更何況高功率的白光LED所含的短波長(cháng)的光線(xiàn)更多，那麼惡化自然也加速，甚至有些產(chǎn)品在連續點(diǎn)亮后的使用壽命不到5,000小時(shí)。

所以，與其不斷的克服因為舊有封裝材料-環(huán)氧樹(shù)脂所帶來(lái)的變色困擾，不如朝向開(kāi)發(fā)新一代的封裝材料，或許是不錯的選擇。目前在解決壽命這一方面的問(wèn)題，許多LED封裝業(yè)者都朝向放棄環(huán)氧樹(shù)脂，而改采了硅樹(shù)脂和陶瓷等作為封裝的材料，根據統計，因為改變了封裝材料，事實(shí)上可以提高LED的壽命。

就資料上來(lái)看，代替環(huán)氧樹(shù)脂的封裝材料-硅樹(shù)脂，就具有較高的耐熱性，根據試驗，即使是在攝氏150~180度的高溫，也不會(huì )變色的現象，看起來(lái)似乎是一個(gè)不錯的封裝材料。

因為硅樹(shù)脂能夠分散藍色和近紫外光，所以與環(huán)氧樹(shù)脂相比，硅樹(shù)脂可以抑制材料因為電流和短波長(cháng)光線(xiàn)所帶來(lái)的劣化現象，而緩和的光穿透率下降的速度。

所以，以目前的應用來(lái)看，幾乎所有的高功率白光LED產(chǎn)品都已經(jīng)改采硅樹(shù)脂作為封裝的材料，例如，因為短波長(cháng)的光線(xiàn)所帶來(lái)的影響部分，相對于波長(cháng)400~450nm的光，環(huán)氧樹(shù)脂約在個(gè)位的數。