散热处理为LED灯具设计关键

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yb官网app  LED与传统光源一样会在发光时产生高热,只是钨丝灯光源将热集中在灯丝中,但LED的光源热度却集中在发光二极体的PN接面上,两者相较起来,钨丝灯的散热面积仍远大于PN接面的面积,甚至PN接面可以视为1个点,LED发光产生的热能全部集中在单一点上。

  在工程设计方面,“面」形式产生的热可用散热片或是自体增加热对流空间即可处理,但“点」状的热源在散热处理就更为复杂与困难,处理不妥很容易造成PN接面因高热、高电流出现击穿损坏,而组件长期处于高热,也会让产品的可用寿命受到影响。

yb官网app  LED 晶粒为提升亮度表现,必须在单位LED上施加更多电源功率,同时灯具设计也会采较多数量的LED同时运行,这将使灯具内产生大量的热。当单颗LED晶粒随亮度提升,功耗也由0.1W提升到1、3、甚至5W,经LED光源模型实测分析结果,封装模组也会因增加发光效能而出现热阻抗攀升的问题。

  LED 平均寿命会随着施加功率提升而缩短,塬本单颗LED组件具20,000~40,000小时寿命,可能因功率与散热处理不佳降至仅2,000小时!散热处理若从组件端着手,可在芯片设计阶段即进行散热规划,针对LED磊晶进行的散热设计方式,针对高功率、高亮度的LED组件使用覆晶(Flip-Chip)形式,利用覆晶将磊晶内的热传导出来。另一种方式是采垂直电极制作LED,可在散热问题上得到更大帮助。

  一般LED制程利用光学环氧树脂包住LED,藉此使LED具更强的机械强度以保护组件内线路,但环氧树脂同时限制组件操作温度范围。高亮度、高功率LED组件改用Lumileds Luxeon封装法,散热路径改为集中在下方金属,同时改用光学、耐高温、耐强光硅树脂封装。电路载板也是LED光源的重要散热途径,一般产品采 FR4(PCB)制作,热传导性能表现一般,改善作法为采MCPCB(Metal Core Printed Circuit Board)、 IMS(Integrated Metal Substrate)处理,提升载板的热传导能力。

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