如何解決LED散熱的問(wèn)題

LED被稱(chēng)為第四代照明光源或綠色光源，具有節能、環(huán)保、壽命長(cháng)、體積小等特點(diǎn)，可以廣泛應用于各種指示、顯示、裝飾、背光源、普通照明和城市夜景等領(lǐng)域。近年來(lái)，世界上一些經(jīng)濟發(fā)達國家圍繞LED的研制展開(kāi)了激烈的技術(shù)競賽。其中LED散熱一直是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題！

　　有研究數據表明，假如LED芯片結溫為25度時(shí)的發(fā)光為100%，那么結溫上升至60度時(shí)，其發(fā)光量就只有90%；結溫為100度時(shí)就下降到80%；140度就只有70%?？梢?jiàn)改善散熱，控制結溫是十分重要的事。

　　除此以外LED的發(fā)熱還會(huì )使得其光譜移動(dòng)；色溫升高；正向電流增大（恒壓供電時(shí)）；反向電流也增大；熱應力增高；熒光粉環(huán)氧樹(shù)脂老化加速等等種種問(wèn)題，所以說(shuō)，LED的散熱是LED燈具的設計中最為重要的一個(gè)問(wèn)題。

　　LED芯片結溫是怎么產(chǎn)生的

　　LED發(fā)熱的原因是因為所加入的電能并沒(méi)有全部轉化為光能，而是一部分轉化成為熱能。LED的光效目前只有100lm/W，其電光轉換效率大約只有20~30%左右。也就是說(shuō)大約70%的電能都變成了熱能。

　　具體來(lái)說(shuō)，LED結溫的產(chǎn)生是由于兩個(gè)因素所引起的。

　　1．內部量子效率不高，也就是在電子和空穴復合時(shí)，并不能100％都產(chǎn)生光子，通常稱(chēng)為由“電流泄漏”而使PN區載流子的復合率降低。泄漏電流乘以電壓就是這部分的功率，也就是轉化為熱能，但這部分不占主要成分，因為現在內部光子效率已經(jīng)接近90％。

　　2．內部產(chǎn)生的光子無(wú)法全部射出到芯片外部而最后轉化為熱量，這部分是主要的，因為目前這種稱(chēng)為外部量子效率只有30％左右，大部分都轉化為熱量了。

　　雖然白熾燈的光效很低，只有15lm/W左右，但是它幾乎將所有的電能都轉化為光能而輻射出去，因為大部分的輻射能是紅外線(xiàn)，所以光效很低，但是卻免除了散熱的問(wèn)題。

　　LED的散熱現在越來(lái)越為人們所重視，這是因為L(cháng)ED的光衰或其壽命是直接和其結溫有關(guān)，散熱不好結溫就高，壽命就短。大功率LED白光應用及LED芯片散熱解決方法

　　當今LED白光產(chǎn)品被逐漸運用于各大領(lǐng)域投入使用，人們在感受其大功率LED白光帶來(lái)的驚人快感同時(shí)也在擔心其存在的種種實(shí)際問(wèn)題！

　　首先從大功率LED白光本身性質(zhì)來(lái)說(shuō)。大功率LED仍舊存在著(zhù)發(fā)光均一性不佳、封閉材料的壽命不長(cháng)尤其是其LED芯片散熱問(wèn)題很難得到很好的解決，而無(wú)法發(fā)揮白光LED被期待的應用優(yōu)點(diǎn)。

　　其次從大功率LED白光市場(chǎng)價(jià)格來(lái)說(shuō)。當今大功率LED還是一種貴族式的白光產(chǎn)品，因為大功率產(chǎn)品的價(jià)格還是過(guò)高，而且技術(shù)上還是有待完善，所以說(shuō)大功率白光LED產(chǎn)品不是誰(shuí)想用就能夠用的。下面分解下大功率LED散熱的相關(guān)問(wèn)題。

　　近些年在業(yè)界專(zhuān)家的努力下對大功率LED芯片散熱問(wèn)題提出了一下幾點(diǎn)改善方案：

　　1.通過(guò)提高LED晶片面積來(lái)增加發(fā)光量。

　　2.采用封裝數個(gè)小面積LED晶片。

　　3.改變LED封裝材料和螢光材料。

　　那么是不是通過(guò)以上三種方法就可以完全改進(jìn)大功率LED白光產(chǎn)品的散熱問(wèn)題了呢？實(shí)則斐然！首先我們雖然將LED芯片的面積增大，以此獲得更多的光通量（光單位時(shí)間內通過(guò)單位面積的光束數即為光通量，單位ml）希望能夠達到我們想要的白光效果，但因其實(shí)際面積過(guò)大，而導致在應用過(guò)程與結構上出現了一些適得其反的現象?！　∧敲词遣皇谴蠊β?span id="fsvhwlw" class="hrefStyle" style="word-break: break-all; ">LED白光散熱問(wèn)題就真的無(wú)法解決了呢？當然不是無(wú)法解決了。針對單純增大晶片面積而出現的負面問(wèn)題，LED白光業(yè)者們就根據電極構造的改良及覆晶的構造并利用封裝數個(gè)小面積LED晶片等方式從大功率LED晶片表面進(jìn)行改良從而來(lái)達到60lm/W的高光通量低高散熱的發(fā)光效率。

　　其實(shí)還有一種方法可以有效改進(jìn)大功率LED芯片散熱問(wèn)題。那就是將其白光封裝材料用硅樹(shù)脂取代以往的塑料或者有機玻璃。更換封裝材料不僅能夠解決LED芯片散熱問(wèn)題更能夠提高白光LED壽命，真是一箭雙雕啊。我想說(shuō)的是幾乎所有像大功率LED白光這樣的高功率白光LED產(chǎn)品都應該采用硅樹(shù)脂作為封裝的材料。為什么現在大功率LED中必須采用硅膠作為封裝材料？因為硅膠對同樣波長(cháng)光線(xiàn)的吸收率不到1%。但是環(huán)氧樹(shù)脂對400-459nm的光線(xiàn)吸收率高達45%，很容易由于長(cháng)期吸收這種短波長(cháng)光線(xiàn)以后產(chǎn)生的老化而使光衰嚴重。

　　當然在實(shí)際的生產(chǎn)生活中還會(huì )出現很多像大功率LED白光芯片散熱這樣的問(wèn)題，因為人們對大功率LED白光越廣泛的應用就會(huì )出現越深入難解的種種問(wèn)題！LED芯片的特點(diǎn)是在極小的體積內產(chǎn)生極高的熱量。而LED本身的熱容量很小，所以必須以最快的速度把這些熱量傳導出去，否則就會(huì )產(chǎn)生很高的結溫。為了盡可能地把熱量引出到芯片外面，人們在LED的芯片結構上進(jìn)行了很多改進(jìn)。為了改善LED芯片本身的散熱，其最主要的改進(jìn)就是采用導熱更好的襯底材料。像Cree公司的LED的熱阻因為采用了碳化硅作基底，要比其他公司的熱阻至少低一倍。

　　即使能夠解決從晶片到封裝材料間的抗熱性