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探讨与展望-高功率led封装的散热技术

2010-10-22 09:31
天堂的苦涩
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        长久以来,在对led散热要求不是很高的情况下,led多利用传统树脂基板进行封装。然而,随着市场应用领域不断扩大,需求层次不断提高,传统的树脂基板在高功率led世代到来后,已渐渐不敷使用。因此,探讨和展望高功率led的封装材料,便成为业界关注的热点话题。

         led散热的原理

        研究表明,高功率led只能将20%的电能转化成光能,其余都会以热能的形式散失。如果高达80%的热能无法及时散失,那么led的寿命将会因此大打折扣。led的热能究竟是如何散失的呢?

        led散热能力通常受到封装模式以及封装材质的导热性影响,散热途径也不外传导、对流、辐射这三种。由于led封装材料中积聚的热能大部分是以传导方式散失,因此封装材质的选取就变得尤为重要了。

         传统材质已无法满足高功率led散热需求

         随着市场上越来越多的高功率led应用出现,在考虑如何散失热能的同时,还要兼顾led发光的稳定性与持续性。如果led的热能无法尽快散失,那么其亮度和寿命都将下降得很快。所以,对于高功率led而言,传统的环氧树脂受其特性所限,已不符合其对散热的需求。

         在led低功率或一般功率的使用条件下,环氧树脂热传导率较低和耐热性较差的缺点还没被完全凸现。但如果再用环氧树脂作为封装高功率led的材质,则很可能出现led芯片本身寿命还未达到之前,环氧树脂就已经无以为继的情况。

          此外,不仅散热现象会使环氧树脂产生变化,甚至连短波长也会对环氧树脂造成困扰。这是因为在白光led发光光谱中也包含短波长光线,而环氧树脂很容易受到白光led中的短波长光线破坏。即使是低功率的白光led,已能使环氧树脂破坏情况加剧,更何况高功率的白光led所发出的短波长光线更多,恶化现象自然更加快速和严重。因此,找到全新材质来替代环氧树脂封装高功率led已经迫在眉睫。

         led散热基板类型

        目前,常见的led散热基板类型包括:硬式印刷电路板、高热导系数铝基板、陶瓷基板、软式印刷电路板、金属复合材料,等等。

        •硬式印刷电路板(printedcircuitboard;pcb)多用于各项电子基板,LED控制器但却无法承受高功率led所散失出的热能,因此应用局限于低功率和一般功率的led,不具备向高功率led延伸应用的可能。

        •高热导系数铝基板(metalcorepcb;mcpcb)是将pcb下方基材改为铝合金,一般来说,虽然纯铝的散热系数较铝合金高,但由于纯铝的硬度不高造成使用上的出现困难,因此只会以铝合金来当制作基板的材质。

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