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LED散热途径分析及散热基板发展趋势

2010-11-23 14:56
月城清浅
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        众所周知,LED产业发展至今已成为目前最受瞩目的产业。LED产品拥有节能、省电、高效率、反应时间快、寿命周期长、且不含汞,具有环保等多种优点优点。但是LED仍有它的不足,通常LED高功率产品输入功率大约20%能转换成光,而剩下80%的电能均转换为热能。

     我们知道,LED发光时所产生的热量如果无法散出,将直接导致LED温度过高,从而影响LED产品生命周期、发光效率、稳定性,而LED结面温度、发光效率及寿命之间的关系。

  图一为LED结面温度与发光效率之关系图,当结面温度由25℃上升至100℃时,其发光效率将会衰退20%到75%不等,其中又以黄色光衰退75%最为严重。此外,当LED的操作环境温度愈高,其产寿命亦愈低(如图二所示),当操作温度由63℃升到74℃时,LED平均寿命将会减少3/4。因此,要提升LED的发光效率,LED系统的热散管理与设计便成为了一重要课题,在了解LED散热问题之前,必须先了解其散热途径,进而针对散热瓶颈进行改善。

LED结面温度与发光效率(图一)

LED温度越高,寿命越低(图二)

  一、LED散热途径

  依据不同的封装技术,其散热方法亦有所不同,而LED各种散热途径方法约略可以下图三示意之:

LED各种散热途径

LED各种散热途径(图三)

  散热途径说明:

  1. 从空气中散热

  2. 热能直接由System circuit board导出

  3. 经由金线将热能导出

  4. 若为共晶及Flip chip制程,热能将经由通孔至系统电路板而导出

  一般而言,LED颗粒(Die)以打金线、共晶或覆晶方式连结于其基板上(Substrate of LED Die)而形成一LED芯片( chip),而后再将LED芯片固定于系统的电路板上(System circuit board)。因此,LED可能的散热途径为直接从空气中散热(如图三途径1所示),或经由LED颗粒基板至系统电路板再到大气环境。而散热由系统电路板 至大气环境的速率取决于整个发光灯具或系统之设计。

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