改善大功率LED散熱的關(guān)鍵問題

3．2 熱導(dǎo)率對LED的散熱的影響
只考慮熱傳導(dǎo)與對流，改變不同封裝填充材料如硅樹脂．得出結(jié)果，如圖3所示。即使找到一種熱導(dǎo)率高達(dá)7 Wm-1K-1的環(huán)氧樹脂成分封裝材料時，相比使用熱導(dǎo)率為0.25 Wm-1K-1的環(huán)氧樹脂成分封裝材料時，芯片溫度下降不多，鋁基板溫度只下降了2.271℃，最大功率僅提高了0.69 W。實(shí)際上，熱導(dǎo)率值超過7Wm-1K-1以上、可商業(yè)化的透明硅樹脂封裝材料目前尚無文獻(xiàn)報導(dǎo)。分布云圖如圖4所示。

表2給出透鏡熱導(dǎo)率為0.2 Wm-1K-1時，不同熱沉材料的導(dǎo)熱系數(shù)對于LED最大功率影響。由表2看出，熱沉材料對于LED的最大散熱能力的影響很小。

綜上所述，熱導(dǎo)率變化對LED最大功率影響微弱。
3．3 增加散熱面積對LED散熱的影響
表3為3種不同散熱方式對LED的溫度分布、最大功率的影響。可以看出，增加散熱面積是很好的散熱方式，可以輕易地提高LED器件散熱能力，這是目前LED產(chǎn)品所普遍使用的散熱方式之一。然而缺點(diǎn)也很明顯：影響成本、增加產(chǎn)品重量、影響封裝密度。無限度地提高LED散熱片面積顯然不現(xiàn)實(shí)，因此一般使用1.5inch2散熱片提升LED產(chǎn)品最大功率至10 W左右，出于成本等因素就不能繼續(xù)提高。

3．4 對流方式對LED散熱的影響
常見對流散熱方式有兩種：自然對流和強(qiáng)制對流。固定結(jié)構(gòu)的散熱與表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)有關(guān)?？绽浞绞綍r，不同傳熱系數(shù)對最大功率的影響如圖5所示。強(qiáng)對流方式在一定速度內(nèi)會大大提高LED產(chǎn)品的散熱能力，有助于提高散熱效果。

綜上所述，無論是增加散熱面積還是增加對流速度都不能無限制地提高散熱能力，其原因在于：當(dāng)散熱結(jié)構(gòu)、方式固定后，即使LED導(dǎo)熱率有所上升，也無法真正大幅度降低芯片溫度；事實(shí)證明增加散熱面積，可以促進(jìn)散熱。但由于成本限制，且不可能無限制地增加散熱面積，因此，要提升LED產(chǎn)品的散熱能力，關(guān)鍵要在最大努力增加散熱面積時，尋找一種可以快速將上表面熱量帶走的散熱方式。

4 結(jié)語
利用ANSYS軟件對大功率LED進(jìn)行三維有限元熱分析，并繪制了其受不同因素影響時器件的溫度云圖，通過比較各種因素對散熱性能的影響，得出結(jié)論：在經(jīng)過必要的選材優(yōu)化后，對于材料熱導(dǎo)率的追求只是對提高LED散熱能力細(xì)枝末節(jié)地修改，想要大幅度地提高LED的散熱能力，關(guān)鍵是增加散熱面積與改變散熱方式。