LED燈具散熱結構及原理解析

發(fā)光二極管（LightEmittinDiode,LED）作為新一代固態(tài)光源，具有壽命長(cháng)、高效節能、綠色環(huán)保等眾多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應用到顯示！照明領(lǐng)域中隨著(zhù)科技發(fā)展，先進(jìn)技術(shù)不斷地應用于半導體生產(chǎn)中，以使LED的發(fā)光效率不斷提升，成本持續下降。

　　LED的核心部分是PN結，注人的電子與空穴在PN結復合時(shí)把電能直接轉換為光能，但是并不是所有轉換的光能都夠發(fā)射到LED外，它會(huì )在PN結和環(huán)氧樹(shù)脂/硅膠內部被吸收片轉化熱能這種熱能是對燈具產(chǎn)生巨大副作用，如果不能有效散熱，會(huì )使LED內部溫度升高，溫度越高，LED的發(fā)光效率越低，且LED的壽命越短，嚴重情況下，會(huì )導致LED晶片立刻失效，所以散熱仍是大功率LED應用的巨大障礙。

　　現有散熱技術(shù)現有散熱技術(shù)：101為散熱鋁型材；102為導熱硅膠墊片/硅脂；103一106組成鋁基板，其中103為鋁板，104為絕緣層，105為敷銅層，106為阻焊層201一204組成LED燈，其中201為電極，202為L(cháng)ED底座，203為L(cháng)ED 的PN結，204為硅膠，然后使用錫膏將LED焊接與鋁基板的敷銅層上如圖l黑色箭頭所示：LED的PN結發(fā)出的熱量經(jīng)過(guò)LED底座一錫膏焊接層一敷銅層一絕緣層一鋁板一導熱硅膠墊片/硅脂一散熱鋁型材一散發(fā)于空氣中，這樣完成散熱過(guò)程。

　　LED底座導熱系數約為80W//mk;錫膏焊接層導熱系數大于60W/mk;敷銅層的導熱系數約為40OW/mk,鋁板和鋁型材的導熱系數約為 200W/mk,絕緣層的導熱系數約為Iw/mk,導熱硅膠墊片/硅脂約為SW/mk,但是越靠近LED的PN結，熱流密度越高，且導熱硅膠片/硅脂已經(jīng)有鋁板橫向導熱均溫了，這樣絕緣層的熱流密度要比導熱硅膠墊片/硅脂的熱流密度高很多，所以綜上所述，可以明顯看出散熱瓶頸在于鋁基板的絕緣層。

　　LED燈具散熱新技術(shù)既然散熱瓶頸是鋁基板上的絕緣層，那么，對于熱電分離的LED來(lái)說(shuō)，就可以使用如下新的加工工藝處理鋁基板，大大增強LED燈具散熱能力如圖2所示：在鋁基板的原LED底座下的位置，鉆孔去掉敷銅層和絕緣層，裸露出鋁板，但是鋁是無(wú)法直接焊錫的，還需要在裸露的鋁板上鍍上能夠焊錫金屬層經(jīng)過(guò)反復的研究探討和加工驗證，采用如下的加工工藝：首先在裸露的鋁板上沉鋅，再在鋅面上鍍鎳，然后在鎳上鍍銅，最后在銅上噴錫或沉金采用以上加工順序加工的鍍層附著(zhù)力強，導熱性能好，經(jīng)過(guò)以上鍍層工藝后就可以把LED焊接在鋁板上了。

　　新的鋁基板加工工藝焊接完成后，LED的PN結發(fā)出的熱量經(jīng)過(guò)LED底座一錫膏焊接塊一鋁板一導熱硅膠墊片/硅脂一散熱鋁型材一散發(fā)于空氣中，去除了導熱系數非常小的絕緣層后，大大增強了。

　　新舊工藝的LED燈具溫度對比散熱能力為了比較新工藝增強散熱的真實(shí)效果，我們分別使用新舊加工工藝制作兩款相同的型號的LED燈具，并在相同的條件測試LED燈具各點(diǎn)的溫度，在新的加工工藝下，LED燈具中的LED底座的溫度明顯下降了4.6,起到了很好的散熱效果，能夠大大增加LED燈具的穩定和壽命。

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