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解決封裝散熱問題才能從根本上抑制白光LED燈珠溫升

文章出處:http://www.club4it.com網責任編輯:LED燈珠作者:拓展LED人氣:-發表時間:2019-03-18 08:58:00


  過去LED燈珠從業者為了獲得充分的白光LED燈珠光束,曾經開發大尺寸LED芯片來達到預期目標。


  可實際上白光LED燈珠的施加電力持續超過1W以上時光束反而會下降,發光效率相對降低20~30%。

  換句話說,白光LED燈珠的亮度如果要比傳統LED大數倍,消耗電力特性超越螢光燈的話,就必需克服下列四大課題:抑制溫升、確保使用壽命、改善發光效率,以及發光特性均等。

  溫升問題的解決方法是降低封裝的熱阻抗;

  維持LED燈珠的使用壽命的方法是改善芯片外形、采用小型芯片;

  改善LED燈珠的發光效率的方法是改善芯片結構、采用小型芯片;

  至于發光特性均勻化的方法是改善LED的封裝方法,這些方法已經陸續被開發中。

  解決封裝的散熱問題才是根本方法

  由于增加LED燈的電力反而會造成封裝的熱阻抗急劇降至10K/W以下,針對這個情況國外業者曾經開發耐高溫白光LED,試圖借此改善上述問題。

  然而,實際上大功率LED的發熱量比小功率 LED高數十倍以上,而且溫升還會使發光效率大幅下跌。

  即使封裝技術允許高熱量,不過LED芯片的接合溫度卻有可能超過容許值,最后業者終于領悟到解決封裝的散熱問題才是根本方法。

  有關LED的使用壽命,例如改用矽質封裝材料與陶瓷封裝材料,能使LED的使用壽命提高一位數,尤其是白光LED的發光頻譜含有波長低于450nm短波長光線,傳統環氧樹脂封裝材料極易被短波長光線破壞,高功率白光LED的大光量更加速封裝材料的劣化。

  根據業者測試,結果顯示連續點燈不到一萬小時,高功率白光LED的亮度已經降低一半以上,根本無法滿足照明光源長壽命的基本要求。

  有關LED的發光效率,改善芯片結構與封裝結構,都可以達到與低功率白光LED燈珠相同水準。

  主要原因是電流密度提高2倍以上時,不但不容易從大型芯片取出光線,結果反而會造成發光效率不如低功率白光LED的窘境。

  如果改善芯片的電極構造,理論上就可以解決上述取光問題。

  設法減少熱阻抗、改善散熱問題

  在研發中有關發光特性均勻性,一般認為只要改善白光LED燈珠的螢光體材料濃度均勻性與螢光體的制作技術,應該可以克服上述困擾。

  如上所述提高施加電力的同時,必需設法減少熱阻抗、改善散熱問題。

  具體內容分別是:降低芯片到封裝的熱阻抗、抑制封裝至印刷電路基板的熱阻抗、提高芯片的散熱順暢性。

  為了降低熱阻抗,許多國外LED廠商將LED芯片設置在銅與陶瓷材料制成的散熱器(heat sink)表面,接著再用焊接方式將印刷電路板的散熱用導線連接到利用冷卻風扇強制空冷的散熱器上。


  相比之下以往熱阻抗一旦降低的話,LED芯片的接合溫度就會受到印刷電路板溫度的影響。

  因此,必需設法降低LED芯片的溫度,換句話說,降低LED芯片到焊接點的熱阻抗,可以有效減輕LED芯片降溫作用的負擔。

  反過來說即使白光LED燈珠具備抑制熱阻抗的結構,如果熱量無法從封裝傳導到印刷電路板的話,LED溫度上升的結果仍然會使發光效率急劇下跌。(拓展LED http://www.club4it.com)
此文關鍵字:封裝散熱,白光LED燈珠,白光LED
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