浅谈LED照明散热方案

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1、浅谈LED照明散热方案摘要:本文通过LED封装结构的散热方案以及LED封装材料的散热方法等细节,着重对LED的散热结构进行探讨,LED散热研究的关键耍从散热结构的优化设计。关键词：LED照明；散热；芯片Abstract:ThisarticlethroughtheLEDpackagestructureofthecoolingschemeandLEDpackagingmaterialheatmethodetc・，focusingontheLEDradiatingstructurewerediscussed,LEDradiatingres

2、earchkeyfromtheradiatingstructureoptimizaliondesign.Keywords:LEDlighting;heatradiation;chip屮图分类号：J814.4文献标识码：A文章编号：引言一般说來，依照从散热器带走热量的方式，可以将散热器分为主动式散热和被动式散热。所谓的被动式散热，是指通过散热片将热源LED光源热量自然散发到空气屮，其散热的效果与散热片大小成正比，但因为是自然散发热量，效果当然人打折扣，常常用在那些对空间没有耍求的设备中,或者用于为发热量不大的部件散热，如部分普及型主板

3、在北桥上也采取被动式散热，绝大多数采取主动式散热式，主动式散热就是通过风扇等散热设备强迫性地将散热片发出的热量带走，其特点是散热效率高，而且设备体积小。为了解决LED散热问题，国内外的专家和学者主要从改进LED的封装和散热结构，选取合适的LED散热封装材料等方面来进行研究。1LED封装结构的散热方案1.1硅基倒装芯片芯片倒装技术比传统的LED芯片封装技术有更多的有效出光,但如果不在芯片发光层电极下方增加反射层來反射出浪费的光能，则会造成约8%的光损失，所以底板材料上必须增加反射层，经过这些改善,可以提高大功率LED器件的光通量。因为

4、大功率倒装结构LED的P电极要求电流扩展均匀，接触电阻小，反射率高，热稳定性好，所以多选用高反射率金属或透明电极和高反射金属复合体系2种方案来实现倒装焊。倒装焊芯片面临的问题是：受硅片机械强度与导热性能限制，硅片无法减少厚度，也无法进一步降低内部热沉的热阻，制约了其传热性能的提高。另外，倒装焊结构在降低LED芯片热阻、提高器件散热性能等方面。1・2金属线路板金属线路板结构利用铝等金属具有极住的热传导性质,将芯片封装到覆有几mm厚的铜电极的PCB板上，或者将芯片封装在金属夹芯的PCB板上,然后再封装到散热片上来解决LED因功率增大所带

5、来的散热问题。目前应用于大功率LED作散热的PCB冇3种:普通双面敷铜板(FR4)、铝合金基敷铜板(MCPCB)、PCB用胶粘在铝合金板上的柔性薄膜PCBo虽然釆用该结构可以获得良好的散热特性，并大大提高LED的输入功率,但夹层中的PCB板是热的不良导体，阻碍了热量的传导，因此选择合适的PCB夹层材料是研究的重点之一。1.3LED芯片LED芯片有横向和垂直2种基本结构。横向结构的LED芯片是指芯片2个电极在外延层的同侧;相反，垂直结构的LED芯片的2个电极分布在外延层的两侧。横向结构LED芯片的电极在同一侧，电流在N和P类型限制层中

6、横向流动，不利于电流的扩散以及热量的散发。与横向结构相比，垂直结构的LED芯片具有抗静电能力高，生产成本低，无需打金线等明显优势。1・4金属引线框架技术引线框架通常都是采用合金制成,热量通过引线框架传导到安装基板上。王明英等人采用显形铜条和高温传导型铜合金引线框架的方法，提高引线框架的厚度，使热量在横向上能有效充分地传导。2LED封装材料的散热方法2.1散热基板材料现阶段LED系统的散热瓶颈,多数发牛在将热量从LED芯片传导至其基板再到系统电路板的过程中，因此散热基板材料的选择至关重要。LED的散热基板分为2类:一种是系统电路板，主

7、要包括•硬式卬刷电路板、软式卬刷电路板、高导热系数铝基板和DCB板;另外一种是LED晶粒基板,主要包括陶瓷基板和薄膜陶瓷基板。现在的陶瓷基板，LED不断往更高功率的需求发展，现阶段陶瓷基板之金属线路多以厚膜技术成型，然而厚膜印刷的对位精准度使得其无法跟上LED封装技术Z进步，其主要因素为在更高功率LED元件的散热设计中,使用了共晶以及覆晶两种封装技术，这些技术的导入不但可以使用高发光效率的LED芯片，更可以大幅降低英热阻值并且让接合度更加完善，让整体运作的功率都相对的提？。但是这两种接合方式的应用都需要拥有精确金属线路设计的基础，因

8、此以曝光微影为对位方式的薄膜型陶瓷散热基板就变成为精准线路设计主流。1.2芯片粘结材料导热胶的导热效果一般，导热型银浆的导热性能和粘贴强度都很好,但是银浆在亮度提升的时候会发热，并口含有有毒金属，所以不宜采用。导电锡浆也含有铅、六价珞