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解析LED散热基板及技术发展趋势

2012-07-20 14:46
吃瓜天狼
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  LED产业是近年来最受瞩目的产业之一。发展至今,LED产品已具有节能、省电、高效率、反应时间快、寿命周期长、且不含汞,具有环保效益;等优点。然而通常LED高功率产品输入功率约为20%能转换成光,剩下80%的电能均转换为热能。

  一般而言,LED发光时所产生的热能若无法导出,将会使LED结面温度过高,进而影响产品生命周期、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,以下将利用关系图作进一步说明。

  1、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示意之:

  散热途径说明:

  (1).从空气中散热

  (2).热能直接由Systemcircuitboard导出

  (3).经由金线将热能导出

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

  一般而言,LED晶粒(Die)以打金线、共晶或覆晶方式连结于其基板上(SubstrateofLEDDie)而形成一LED晶片(chip),而后再将LED晶片固定于系统的电路板上(Systemcircuitboard)。因此,LED可能的散热途径为直接从空气中散热,或经由LED晶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。

  然而,现阶段的整个系统之散热瓶颈,多数发生在将热量从LED晶粒传导至其基板再到系统电路板为主。此部分的可能散热途径:其一为直接藉由晶粒基板散热至系统电路板,在此散热途径里,其LED晶粒基板材料的热散能力即为相当重要的参数。另一方面,LED所产生的热亦会经由电极金属导线而至系统电路板,一般而言,利用金线方式做电极接合下,散热受金属线本身较细长之几何形状而受限;因此,近来即有共晶(Eutectic)或覆晶(Flipchip)接合方式,此设计大幅减少导线长度,并大幅增加导线截面积,如此一来,藉由LED电极导线至系统电路板之散热效率将有效提升。

  经由以上散热途径解释,可得知散热基板材料的选择与其LED晶粒的封装方式于LED热散管理上占了极重要的一环,后段将针对LED散热基板做概略说明。

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