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如何解決LED散熱的問題
來源: | 作者:佚名 | 發布時間: 2398天前 | 39 次瀏覽 | 分享到:

led被稱為第四代光源或綠色光源,具有節能、環保、壽命長、體積小等特點,可以廣泛應用于各種指示、顯示、裝飾、背光、普通照明和城市夜景等領域。近年來,世界上一些經濟發達國家圍繞LED的研制展開了激烈的技術競賽。其中LED散熱一直是一個亟待解決的問題!

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

除此以外LED的發熱還會使得其光譜移動;色溫升高;正向電流增大(恒壓供電時);反向電流也增大;熱應力增高;光粉環氧樹脂老化加速等等種種問題,所以說,LED的散熱是LED燈具的設計中最為重要的一個問題。

近些年在業界專家的努力下對大功率LED芯片散熱問題提出了一下幾點改善方案:

1.  通過提高LED晶片面積來增加發光量。

2.  采用封裝數個小面積LED晶片。

3.  改變LED封裝材料和螢光材料。

那么是不是通過以上三種方法就可以完全改進大功率LED白光產品的散熱問題了呢?實則斐然!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(光單位時間內通過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,但因其實際面積過大,而導致在應用過程與結構上出現了一些適得其反的現象。

那么是不是大功率LED白光散熱問題就真的無法解決了呢?當然不是無法解決了。針對單純增大晶片面積而出現的負面問題,LED白光業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小面積LED晶片等方式從大功率LED晶片表面進行改良從而來達到60lm/W的高光通量低高散熱的發光效率。

其實還有一種方法可以有效改進大功率LED芯片散熱問題。那就是將其白光封裝材料用硅樹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芯片散熱問題更能夠提高白光LED壽命,真是一箭雙雕啊。我想說的是幾乎所有像大功率LED白光這樣的高功率白光LED產品都應該采用硅樹脂作為封裝的材料。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光線的吸收率不到1%。但是環氧樹脂對400-459nm的光線吸收率高達45%,很容易由于長期吸收這種短波長光線以后產生的老化而使光衰嚴重。

當然在實際的生產生活中還會出現很多像大功率LED白光芯片散熱這樣的問題,因為人們對大功率LED白光越廣泛的應用就會出現越深入難解的種種問題!

LED芯片的特點是在極小的體積內產生極高的熱量。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,否則就會產生很高的結溫。為了盡可能地把熱量引出到芯片外面,人們在LED的芯片結構上進行了很多改進。為了改善LED芯片本身的散熱,其最主要的改進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,但因從封裝到PCB板的散熱效果不好的話,同樣也是造成LED晶片溫度的上升,出現發光效率下降的現象。所以,就像是松下就為了解決這樣的問題,從2005年開始,便把包括圓形,線形,面型的白光LED,與PCB設計成一體,來克服可能因為出現在從封裝到PCB板間散熱中斷的問題。

因此,在面對不斷提高電流情況的同時,如何增加抗熱能力,也是現階段的急待被克服的問題,從各方面來看,除了材料本身的問題外,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。

總之:

大眾一直關注燈具的使用壽命。若僅僅依靠使用低熱阻的 LED 元件是不能為燈具裝置構建良好的散熱系統,而必須有效地減小從 PN 節點到周圍環境的熱阻,才能大大降低 LED 的 PN 節點溫度,而成功實踐延長 LED 燈具的使用壽命并提高實際光通量的目標。另外;有別于一般傳統燈具,印刷電路板既是 LED 的供電載體,也是 LED 的散熱載體,所以散熱片和印刷電路板的散熱設計十分重要。除此之外,燈具制造商還須考慮散熱材料的質量、厚度和尺寸以及散熱界面的處理和連接等因素。

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