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行业动态

你知道怎样 提高LED光源的耐温 度

作者:征程 照明     来源:www.     发布日期:2014-5-12

1. 为何要提高 LED光源的耐温 度特性

  众所周 知LED属于半导体 低温发热器件,低温热源在自然散热条件下散热效率很低,LED因为热源通 过对流和辐射将热量传到空气中,如果LED散热器温度 与环境温度相差很小,再加大散热器面积其散热量变化甚微。理论研究表明,辐射散热量与温度的4次方成正比 :Q= εσ S(T w 4 -T0 4 ),温差越大 热量散发越多。亦即在相同环境温度下散热器温度越高、所散发的热量越多。因此适当提高散热器的工作温度,控制在LED光源长时工 作后稳态光效无大变化而不发生光衰为原则。这种提高LED光源耐高温 的设计思路,不仅仅是基于平衡散热与成本考量,更主要是让LED光源在较高 温度下安全工作而不发生光衰。这样不仅可减少散热器用量和成本,而且还可加大芯片的工作电流的承载能力,同时达到减少LED光衰延长使 用寿命目的,是一举多得的设计革命。

  2. 如何让LED光源耐受高 温

  自从LED问世以来, 业界付出了巨大投资去研究LED光衰。LED散热牵动着 每个从事LED人的神经, 想尽了很多办法,其中:

  *倒装技术:    倒装芯片技 术早在10年前国外大公司投巨资研究,旨在免用衬底胶晶粒直焊技术,不仅免除了正倒装芯片在表面打线致命伤,还可通过直焊技术有效降低封装热阻,让光源耐受高 温,业界普遍认 为是LED封装的前沿 技术。但是人们要问:经过这多年研究实验,为何倒装技术迟迟不能取代正装芯片技术而成为主流?其根本原因是:倒装早期工艺不仅依赖陶瓷基板,还要依赖铝 (铜)基板,由于 (两次)过锡焊要经受280度高温,会 对材料和部件造成损伤。陶瓷基板和金属基板相比反光率不高,瞬态光效难以提高,陶瓷基板的导热率和芯片接触面积有限也决定了稳态光效难以提高。加工成型和安装都不如金属基板简单方便,倒装工艺两次过锡焊和陶瓷基板 +铝基板双重 热阻足以将上述优势抵消怠尽。另外,倒装工艺的热压焊、回流焊等设备价格贵,且不成熟,考验倒装技术未来前途还是LM元值,亦即 光效第一,价格为王。所以造成了小厂观望,大厂产品推广困难尴尬局面。倒装芯片技术未来发展方向一是与镜面铝COM联姻,二是 与荧光薄膜嫁接。

  *,荧光粉远离 芯片技术

  荧光粉 与灌封胶将芯片紧紧包裹,严重影响散热。让荧光粉远离芯片,可以降低光源封装热阻。国际上荧光粉与芯片分离技术专利多达两三百项,但至今市场尚未见到这类产品成功问世,原因是该技术的难点在于荧光粉远离芯片后如何改变层间介质折光匹配,以及芯片与金线裸露如何得到防护也是该技术难点。目前有些厂用荧光薄膜在小量功率光源实验,但制造工艺及材料耐侯性尚未成熟,荧光粉远离 芯片技术不仅可以降低光源封装热阻,更重要的是可革除 封装厂中的混胶、抽真空、烘烤等繁杂工艺。一旦突破无疑将是一场改变封装格局的技术革命。

  *, 液冷散热技 术

  将芯片 浸入冷却液的散热方法,是让浸泡在透光导热的液体之中。由于液体的热流交换将热能快速传递和耗散。只要芯片与导热液存在温差,其热流交换永不停止。它可有大大降低封装热阻,是非常好的设计思路。国内外不少专家提出 这种方法,专利不计其数。但实际设计中,在一狭小封装空间注入液体冷却,并经受高低温反复变化而不会漏液,其结构设计难度很大。

  *.采用集成(COB) 封装,相对 多颗小功率阵列来说,因为光强与散热并联,可增加光强/热阻比。

  *.革去衬底胶 、革去灌封胶,革去围坝胶高温易损材料,提高光源耐温特性。

  *.减少光路全 反射,优化出光角度,提高LED光源岀光效 率,減少系统发热 。

  *.革去铝基板 ,可提高稳态光效与瞬态光效比。

  *.减少透镜配 光损耗。

  *.减少防护构 件的挡光损耗。

  结语

  LED属于半导体 低温发热器件,低温热源在自然散热条件下散热效率很低,在相同环境 温度下温差越大热量散发越多。散热器温度越高、所散发的热量越多。因此适当提高热器的工作温度,控制在LED光源长时工 作后不发生光衰为原则。可有效减少LED光衰。这种 设计思路,这样不仅可减少散热器用量和成本,而且还可加大芯片的工作电流的承载能力,同时达到减少LED光衰延长使 用寿命目的,是一举多得的设计革命。

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