分析：如何解決LED散熱的問題

LED被稱為第四代照明光源或綠色光源，具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長、體積小等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于各種指示、顯示、裝飾、背光源、普通照明和城市夜景等領(lǐng)域。近年來，世界上一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家圍繞LED的研制展開了激烈的技術(shù)競賽。其中LED散熱一直是一個亟待解決的問題！

有研究數(shù)據(jù)表明，假如LED芯片結(jié)溫為25度時的發(fā)光為100%，那么結(jié)溫上升至60度時，其發(fā)光量就只有90%；結(jié)溫為100度時就下降到80%；140度就只有70%?？梢姼纳粕幔刂平Y(jié)溫是十分重要的事。

除此以外LED的發(fā)熱還會使得其光譜移動；色溫升高；正向電流增大（恒壓供電時）；反向電流也增大；熱應(yīng)力增高；熒光粉環(huán)氧樹脂老化加速等等種種問題，所以說，LED的散熱是LED燈具的設(shè)計中最為重要的一個問題。

LED芯片結(jié)溫是怎么產(chǎn)生的

LED發(fā)熱的原因是因為所加入的電能并沒有全部轉(zhuǎn)化為光能，而是一部分轉(zhuǎn)化成為熱能。LED的光效目前只有100lm/W，其電光轉(zhuǎn)換效率大約只有20~30%左右。也就是說大約70%的電能都變成了熱能。

具體來說，LED結(jié)溫的產(chǎn)生是由于兩個因素所引起的。

1．內(nèi)部量子效率不高，也就是在電子和空穴復(fù)合時，并不能100％都產(chǎn)生光子，通常稱為由“電流泄漏”而使PN區(qū)載流子的復(fù)合率降低。泄漏電流乘以電壓就是這部分的功率，也就是轉(zhuǎn)化為熱能，但這部分不占主要成分，因為現(xiàn)在內(nèi)部光子效率已經(jīng)接近90％。

2．內(nèi)部產(chǎn)生的光子無法全部射出到芯片外部而最后轉(zhuǎn)化為熱量，這部分是主要的，因為目前這種稱為外部量子效率只有30％左右，大部分都轉(zhuǎn)化為熱量了。

雖然白熾燈的光效很低，只有15lm/W左右，但是它幾乎將所有的電能都轉(zhuǎn)化為光能而輻射出去，因為大部分的輻射能是紅外線，所以光效很低，但是卻免除了散熱的問題。

LED的散熱現(xiàn)在越來越為人們所重視，這是因為LED的光衰或其壽命是直接和其結(jié)溫有關(guān)，散熱不好結(jié)溫就高，壽命就短。

大功率LED白光應(yīng)用及LED芯片散熱解決方法

當(dāng)今LED白光產(chǎn)品被逐漸運(yùn)用于各大領(lǐng)域投入使用，人們在感受其大功率LED白光帶來的驚人快感同時也在擔(dān)心其存在的種種實(shí)際問題！

首先從大功率LED白光本身性質(zhì)來說。大功率LED仍舊存在著發(fā)光均一性不佳、封閉材料的壽命不長尤其是其LED芯片散熱問題很難得到很好的解決，而無法發(fā)揮白光LED被期待的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)。

其次從大功率LED白光市場價格來說。當(dāng)今大功率LED還是一種貴族式的白光產(chǎn)品，因為大功率產(chǎn)品的價格還是過高，而且技術(shù)上還是有待完善，所以說大功率白光LED產(chǎn)品不是誰想用就能夠用的。 下面OFweek半導(dǎo)體照明網(wǎng)來分解下大功率LED散熱的相關(guān)問題。

近些年在業(yè)界專家的努力下對大功率LED芯片散熱問題提出了一下幾點(diǎn)改善方案：
1. 通過提高LED晶片面積來增加發(fā)光量。
2. 采用封裝數(shù)個小面積LED晶片。
3. 改變LED封裝材料和螢光材料。

那么是不是通過以上三種方法就可以完全改進(jìn)大功率LED白光產(chǎn)品的散熱問題了呢？實(shí)則斐然！首先我們雖然將LED芯片的面積增大，以此獲得更多的光通量（光單位時間內(nèi)通過單位面積的光束數(shù)即為光通量，單位ml）希望能夠達(dá)到我們想要的白光效果，但因其實(shí)際面積過大，而導(dǎo)致在應(yīng)用過程與結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)了一些適得其反的現(xiàn)象。

那么是不是大功率LED白光散熱問題就真的無法解決了呢？當(dāng)然不是無法解決了。針對單純增大晶片面積而出現(xiàn)的負(fù)面問題，LED白光業(yè)者們就根據(jù)電極構(gòu)造的改良及覆晶的構(gòu)造并利用封裝數(shù)個小面積LED晶片等方式從大功率LED晶片表面進(jìn)行改良從而來達(dá)到60lm/W的高光通量低高散熱的發(fā)光效率。

其實(shí)還有一種方法可以有效改進(jìn)大功率LED芯片散熱問題。那就是將其白光封裝材料用硅樹脂取代以往的塑料或者有機(jī)玻璃。更換封裝材料不僅能夠解決LED芯片散熱問題更能夠提高白光LED壽命，真是一箭雙雕啊。我想說的是幾乎所有像大功率LED白光這樣的高功率白光LED產(chǎn)品都應(yīng)該采用硅樹脂作為封裝的材料。為什么現(xiàn)在大功率LED中必須采用硅膠作為封裝材料？因為硅膠對同樣波長光線的吸收率不到1%。但是環(huán)氧樹脂對400-459nm的光線吸收率高達(dá)45%，很容易由于長期吸收這種短波長光線以后產(chǎn)生的老化而使光衰嚴(yán)重。

當(dāng)然在實(shí)際的生產(chǎn)生活中還會出現(xiàn)很多像大功率LED白光芯片散熱這樣的問題，因為人們對大功率LED白光越廣泛的應(yīng)用就會出現(xiàn)越深入難解的種種問題！

LED芯片的特點(diǎn)是在極小的體積內(nèi)產(chǎn)生極高的熱量。而LED本身的熱容量很小，所以必須以最快的速度把這些熱量傳導(dǎo)出去，否則就會產(chǎn)生很高的結(jié)溫。為了盡可能地把熱量引出到芯片外面，人們在LED的芯片結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了很多改進(jìn)。為了改善LED芯片本身的散熱，其最主要的改進(jìn)就是采用導(dǎo)熱更好的襯底材料。像Cree公司的LED的熱阻因為采用了碳化硅作基底，要比其他公司的熱阻至少低一倍。

即使能夠解決從晶片到封裝材料間的抗熱性，但因從封裝到PCB板的散熱效果不好的話，同樣也是造成LED晶片溫度的上升，出現(xiàn)發(fā)光效率下降的現(xiàn)象。所以，就像是松下就為了解決這樣的問題，從2005年開始，便把包括圓形，線形，面型的白光LED,與PCB基板設(shè)計成一體，來克服可能因為出現(xiàn)在從封裝到PCB板間散熱中斷的問題。

因此，在面對不斷提高電流情況的同時，如何增加抗熱能力，也是現(xiàn)階段的急待被克服的問題，從各方面來看，除了材料本身的問題外，還包括從晶片到封裝材料間的抗熱性、導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)、封裝材料到PCB板間的抗熱性、導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，及PCB板的散熱結(jié)構(gòu)等，這些都需要作整體性的考量。

LED照明燈具散熱的問題解答

對目前常見的白熾燈泡或是熒光燈來說，即便產(chǎn)品本身運(yùn)行可能產(chǎn)生熱能，但組件的高熱仍可以被有效隔離，使光源與電源接座不會因熱而產(chǎn)生意外的問題。但固態(tài)照明就不同，一來LED組件集中單點(diǎn)的運(yùn)行高溫，必須采取更多積極手段進(jìn)行散熱處理，同時搭配主動有效的熱處理機(jī)制，才能避免燈具發(fā)生問題。LED固態(tài)光源熱處理問題較傳統(tǒng)燈具復(fù)雜得多。

　　傳統(tǒng)光源或燈具多有運(yùn)行過程產(chǎn)生高熱的問題，例如鹵素?zé)襞莼虬谉霟襞?，若是白熾燈形式，即在特殊處理的燈球?nèi)加熱鎢絲產(chǎn)生光亮。

　　實(shí)際上，高溫產(chǎn)生在燈絲上而非燈座，即便燈座會因燈球玻璃或是金屬受鎢絲發(fā)光的輻射熱、熱傳導(dǎo)間接產(chǎn)生