解析稀土高亮度大功率LED照明燈具的光效和散熱

稀土大功率LED燈具除了結(jié)構(gòu)簡化外還集成了以下技術(shù)：散熱器與燈殼一體化散熱結(jié)構(gòu)，單片式結(jié)構(gòu)，使燈具完全裸露在環(huán)境空氣中，無蓄熱空腔存在；稀土合金材料制作的散熱器導(dǎo)熱率高熱阻低，稀土合金均溫板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使熱量散發(fā)均勻，無高溫區(qū)域；不同導(dǎo)熱材料之間的精密配合技術(shù)和熱變形模數(shù)匹配技術(shù)，使接觸緊密、熱阻低；使用高效導(dǎo)熱介質(zhì)材料，降低接觸面熱阻；運(yùn)用空氣動(dòng)力學(xué)以及熱力學(xué)原理設(shè)計(jì)穿孔立體網(wǎng)格狀散熱器形成“煙囪式”散熱方式，加速空氣對流循環(huán)，同時(shí)過孔結(jié)構(gòu)使灰塵無處依附，保證了散熱片與空氣的直接接觸面積；納米的熱輻射涂層，增加了燈具的熱輻射能力。

稀土熒光粉的不斷改進(jìn)，使得整體照明工業(yè)受惠--金鹵燈、高壓鈉燈、熒光管節(jié)能燈以及最新的大功率LED燈。

高效率的光源轉(zhuǎn)換，使得大功率LED燈的光效提升，熱耗減少。相同功耗可以有更高的亮度；如果亮度相等，那就等于熱耗能減少。這對于怕熱的LED芯片自然是利多。不過，由于真正轉(zhuǎn)為光能輻射出發(fā)光體的能量最多只有百分之三十左右，大部分的能量仍然還是以熱能形式殘留在LED芯片上。

LED芯片本身的襯底材料、固晶方式也越來越趨于高效導(dǎo)熱：

1.美國CREE公司獨(dú)特的碳化硅襯底，是目前導(dǎo)熱率最高的LED芯片襯底，40x40mil尺寸的芯片可以最高承受1000MA的電流，只要后續(xù)的導(dǎo)熱散熱沒有這個(gè)額定1W功率的芯片，用到3W也沒有燒毀的顧慮。

2.傳統(tǒng)藍(lán)寶石襯底的芯片，不干示弱，研制出覆晶安裝芯片的方法。將面上的兩個(gè)電極翻到底面，直接用銀漿焊接到金屬導(dǎo)熱基板。這樣熱量的傳送比以往用導(dǎo)熱銀膠固晶要直接。另外新近日、韓、臺(tái)灣的大功率LED芯片也有以增加一層金屬鍍層在藍(lán)寶石襯底的方法，這樣也可以用銀漿取代銀膠來固晶。銀漿固化后導(dǎo)熱率接近純銀，比銀膠導(dǎo)熱率要高。

導(dǎo)熱銅片的改進(jìn)--金剛石-銅復(fù)合材料

LED芯片如果不是以COB方式直接固晶在線路基板上，就會(huì)找一個(gè)導(dǎo)熱快的材料做為與散熱鰭片接軌的中間媒介。銅是金屬中導(dǎo)熱僅略次于銀的材料，價(jià)格較低，所以目前銅是最普遍的大功率LED芯片的熱中轉(zhuǎn)材料。

然而銅的熱膨脹系數(shù)（19左右）比藍(lán)寶石襯底的熱膨脹系數(shù)（5左右）相差過大。所以用銅做芯片導(dǎo)熱載體在嚴(yán)苛的使用環(huán)境中，有芯片崩裂的風(fēng)險(xiǎn)。芯片尺寸受限。而今國內(nèi)已開發(fā)出金剛石-銅復(fù)合片。導(dǎo)熱率比純銅高；熱膨脹系數(shù)比銅低，預(yù)計(jì)大批量生產(chǎn)后，價(jià)格可以讓生產(chǎn)大功率LED芯片集成塊的廠家接受。最新實(shí)驗(yàn)報(bào)告，用100W的集成模塊對比，用純銅片的模塊在芯片溫度高到75攝氏度時(shí)，用金剛石-銅復(fù)合片的模塊芯片溫度只有65攝氏度。