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微热管技术解决LED散热难题

2013-08-16 14:07
林契于宸
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   相对传统光源,LED具有的技术优点还包括长寿命、响应快、潜在高光效、体积小以及窄光谱等优点。但究其本质,在这众多的优点中,潜在的高光效、体积小和窄光谱这三点最为关键,这使得LED有别于传统光源,并拓宽了它在多种领域的应用。但是也正是由于其体积小、高光效的特点,使得LED仍存在应用的障碍——散热问题。依照目前的半导体制造技术,大功率LED只能将约15%的输入功率转化为光能,而其余85%转化成了热能。如果没有良好的散热方法,芯片的热量散不出去,将使芯片失效。

  散热成LED开发必须解决难题

  如果LED芯片的热量不能散出去,会加速芯片的老化,还可能导致焊锡的融化,使芯片失效。

  LED发光是靠电子在能带间跃迁产生的,其光谱中不含红外光,LED的热量不能靠辐射散出,因此LED被称为冷光源。LED一般采用环氧树脂封装,环氧树脂的导热能力非常差,热量只能靠芯片下面的引脚散出。传统亮度的LED因为发光功率小,热量也不大,故没有散热问题。而功率型LED用在照明上需要将多颗LED组成光源模块以达到所需的光通量。对于大功率器件来说,其输入功率≥1W,而芯片尺寸则为lmm×lmm~2.5mm×2.5mm之间,芯片的功率密度很大,因此必须在较小的LED封装中处理极高的热量。目前LED的取光效率仅能达到10%~20%,还有80%~90%的能量转换成了热能。如果LED芯片的热量不能散出去,会加速芯片的老化,还可能导致焊锡的融化,使芯片失效,具体表现为:

  一是发光强度降低。随着芯片结温的升高,芯片的发光效率也会随之降低,芯片结温越高,发光强度下降越快。

  二是发光主波长偏移,致使光转换效率下降。

  三是加速LED的光衰,严重降低LED的寿命。

  所以,功率型LED芯片散热问题成为当前LED技术在照明工程中应用的障碍。

  为保证功率型LED的正常工作,需通过有效的散热设计,保证LED的工作结温在允许温度范围内。散热能力越强,结温越低。

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