LED芯片PN結到外延層的散熱
發布時間:2015/7/17 20:48:13 訪問次數:722
如何提高新能源LED路燈的散熱能力是LED封裝和新能源LED路燈設計的核心問題,M41T80M6F新能源LED路燈散熱問題分為LED芯片PN結到外延層;外延層到封裝基板;封裝基板到外界環境三個層次。這三個環節構成了熱傳導通道。針對新能源LED路燈的散熱難題,應分別在以下各個層面對散熱和熱管理系統進行優化設計。
(1) LED芯片PN結到外延層的散熱。在氮化鎵材料的生長過程中,改進材料結構,優化生長參數,獲得高質量的外延片,提高器件內量子效率,從根本上減少熱量的產生,加快LED芯片PN結到外延層的熱傳導。
(2)外延層到封裝基板的散熱。在LED芯片封裝上,采用倒裝芯片結構、共晶焊封裝、金屬線路板結構。在器件封裝上,選擇合適的基板材料,例如,選擇金屬印制電路板、陶瓷、復合金屬基板等導熱性能好的封裝基板,以加快熱量從外延層向封裝基板散發。
(3)封裟基板到外界環境的散熱。目前,新能源LED路燈的光源一般是采用回流焊將大功率白光LED以陣列方式焊接在金屬封裝基板上,然后再把金屬封裝基板緊密安裝在大體積的鋁、銅材料的散熱翅片上。大功率白光LED產生的熱量通過金屬封裝基板傳遞到散熱翅片上,利用自然對流或人為強制對流的方式達到散熱目的。
(4)熱島效應。新能源LED路燈的散熱器若較大易存在“熱島效應”,尤其是單純靠自然對流時。新能源LED路燈的散熱過程最主要的還是靠散熱器和空氣的對流換熱,在排除外界風力影響下主要靠自然對流。自然對流是靠和散熱器接觸的冷空氣被散熱器加熱后自然上升,旁邊的冷空氣繼續補充進來,通過這樣不斷循環把熱量帶走。如果散熱器過大,其中間部分的熱空氣上升后,旁邊沒有足夠的冷空氣可以補充(旁邊也有光源在發熱,空氣也相對比較熱),這樣就會導致中間部分散熱效率下降,溫度升高,形成“熱島效應”。“熱島”中心的LED芯片比周圍的LED芯片老化更快,故障率更高。
如何提高新能源LED路燈的散熱能力是LED封裝和新能源LED路燈設計的核心問題,M41T80M6F新能源LED路燈散熱問題分為LED芯片PN結到外延層;外延層到封裝基板;封裝基板到外界環境三個層次。這三個環節構成了熱傳導通道。針對新能源LED路燈的散熱難題,應分別在以下各個層面對散熱和熱管理系統進行優化設計。
(1) LED芯片PN結到外延層的散熱。在氮化鎵材料的生長過程中,改進材料結構,優化生長參數,獲得高質量的外延片,提高器件內量子效率,從根本上減少熱量的產生,加快LED芯片PN結到外延層的熱傳導。
(2)外延層到封裝基板的散熱。在LED芯片封裝上,采用倒裝芯片結構、共晶焊封裝、金屬線路板結構。在器件封裝上,選擇合適的基板材料,例如,選擇金屬印制電路板、陶瓷、復合金屬基板等導熱性能好的封裝基板,以加快熱量從外延層向封裝基板散發。
(3)封裟基板到外界環境的散熱。目前,新能源LED路燈的光源一般是采用回流焊將大功率白光LED以陣列方式焊接在金屬封裝基板上,然后再把金屬封裝基板緊密安裝在大體積的鋁、銅材料的散熱翅片上。大功率白光LED產生的熱量通過金屬封裝基板傳遞到散熱翅片上,利用自然對流或人為強制對流的方式達到散熱目的。
(4)熱島效應。新能源LED路燈的散熱器若較大易存在“熱島效應”,尤其是單純靠自然對流時。新能源LED路燈的散熱過程最主要的還是靠散熱器和空氣的對流換熱,在排除外界風力影響下主要靠自然對流。自然對流是靠和散熱器接觸的冷空氣被散熱器加熱后自然上升,旁邊的冷空氣繼續補充進來,通過這樣不斷循環把熱量帶走。如果散熱器過大,其中間部分的熱空氣上升后,旁邊沒有足夠的冷空氣可以補充(旁邊也有光源在發熱,空氣也相對比較熱),這樣就會導致中間部分散熱效率下降,溫度升高,形成“熱島效應”。“熱島”中心的LED芯片比周圍的LED芯片老化更快,故障率更高。
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