大功率LED封装散热方式
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大功率 L E
，
温 度 超 过 芯 片所 能 承 受 的 温 度 时 ( 不超过1 2 0 c )
0
，
般
In G
a
A lP
，
与 I n G a N材 料 属 Ⅲ
一
的失效 率将 呈 指 数 规 律 上 升
78
芯 片温
g
z m c o m
芯 片性 能 将 会 永 久 性
族化 合物 半 导 体
它 们 的性 质 与 G a A s 8
铝
，
而 金 银很
，
造成 L E
，
D 永 久 性损
K 为 材料 的热 传 导 系 数
由此 可 知
贵重
，
用 起 来 成 本很 高
。
，
而 铜和 铝 是 不
。
显 然 工 作温 度越 高
这 种 过 程 将越
适 合作散 热 器 的 材料 需 要 有高 的导 热
错 的 选择
大
，
纯 铝 散 热 器 的 热 容能 力 比铜
，
高温 时
性
、
，
L E D 封 装 硅胶 也 将 发 生 变
。
选 择合适 的材料作 为散热 器 材质是 自
然散热 的关键
“
将热 量 驱 离散 热 器
。
表1
。
老化
，
，
使 出 光 效 率 下 降衰 减
，
温度
。
热 传导 的基 本 公 式 为
”
和表 2 是 7 Lt ~材质 的 导 热 率和 比热 资 料
由表 可 以 看 出 的是银
，
只有
，
款 L E D 嵌铜 式 铝制散 热 器
a
、
散热 器 自身 的 温 度 上 升 速 度慢 下 来
热 容 大 的 材料
才
采 用 导 热 率高
、
能 保 持 热 源 与散 热 器 的 温 差
，
从 而最终
做 散热 器 热 量 通 过 热 传 导 的 方 式 从 芯 片传 递 到散热器 上
，
保证 热 传导 的 效 率
，
家计 划
投入 巨 资 加 以 发 展
，
L E D 与传
，
并 总 结 了 各 自 的优 缺 点 较
，
进行横 向比
严 重 降低 器 件 的 注 入 效 率 与 发 光 效 率
。
统 光 源 的 发 光机 理 不 同 热 量 不 能 辐 射 出去
。
是 电致 发 光
寻 求 最 优 的 散热 方 式
。
其二
，
在 高 温 条件 下
：
入 (T 2
)
=
入 (T 1 入 (T 2
)+ A
一
T K (n
m
。 ／ C)
，
其中
入 (T 1
：
)
结 温 T 2 时的波长
。
)
一
结 温 T 1 时 的 波长
据 统计 资
波长 可 以
料表 明
红移4
～
：
在 1 O O cC 的 温 度 下
9
n m
，
，
从 而 导 致 不 能和 荧 光 粉
，
的 发 射 光 的 波 长相 匹 配
L∈ 黧 翥： D
n
滕
LED
嚣④
以
应 迅 速 等优 点
上世 纪 9 0 年代 末
L E D得 到 了迅 猛
，
白光
，
度 每 上 升 2 cc
，
可 靠性 下 降1 0 ％
。
散热
，
衰减
一
。
通 常 有 两 种 原 因 使 芯 片 失效
。
：
发展
，
已 经 成 为 L E D 产 业 迅 速 发 展 的瓶 颈
因
，
5
m m x
r iq
1
m
m
加 速 L E D 芯 片 性 能 的衰 变
1
、
2
．
2
．
5
m
，
芯 片 的功 率
结 温 对 芯 片 的影 响
工
密度很大
，
如 此 之 大 的 热 流 密度 如 果 不
大功率L E D
作 时 由于 大 部 分 的
2
、
结 温 对 器 件 光 电性 能 的 影 响
一
能 及 时将 热 散 出 去 将 直 接 影 响 了 大 功 率
由 于 各外 延 层 之 间存 在 着 或 多 或 ：
，
．
与传 统 光源 相 比
，
由于
，
此
，
在 封 装 过 程 中寻 求
一
个 好 的散 热 方
。
的晶格失配
从 而 在界 面 上 形 成大量 f
。
其具 有节能环 保
，
寿命长
，
体积 小
响
式 是 L E D 产 业 发 展 亟 待 解 决 的 问题
诸 如位锚等结构缺 陷
使 荧光 粉 的 激
发效 率 下 降
下降
，
，
并 且 使 荧 光粉 的 物 理 性 能
使 白光 的色 温 升 高 影 响 出光 质 量
。
和 效率
如 图 1 为 白光 L E
。
D 结 温 与 出光效
率 的 关 系 益线
产 厂 家最 常用 的
一
种散 热方式
。
。
图2 为
“
一
Q
=
K
×
A
×
△ △T／ L
”
也可 看 出
， ，
过高时
将 发 生 膨胀 或收 缩
致使芯片
量
Q
=
K
，
×
A
× A
△ T／ L
，
其 中Q 代 表 为
金 属 中导 热 率 最 高
金
、
电极 与 引 线 受 到 额外 的 应 力 而 发 生 过 度 疲 劳 乃 至 脱 落损 坏
坏
’
热量
；
也 就 是 热 传 导 所 产 生 或传 导 的热
，
其 次是 铜
、
LE D
能 量 转 变成热 量 集 中到尺 寸 很 小 的芯
对于
个L
E D 芯片
，
发 光 区 材料 f
的发 光 效 率
，
、
可 靠性和 寿命
一
。
研究
D
片上
，
如 果 不 能 及 时把 热 量 散 出 去
一
，
当
禁 带 宽 度 值 直 接 决 定 了 芯 片 发 光 的波
或颜 色
。
表明
当温 度 超 过
定值
，
散 热 器 材 质 的 比热 贮 存 能 力越 强
，
。
这 方 面 主 要 牵涉 到
，
比热 越 大
，
对热 量
，
再 通 过 对 流和 辐 射 把 传
。
本 身上 升 温 度 越 小
同
导 出来的热 量 传递 到 空气 之 中
那么
时也 牵涉 到 如 何 加 强 散 热 器 与 外部 环 境
的 热 交 换 能力
，
材 料 内 的微 缺 『
目 前 芯 片 的 电光 转
以 及 来 自界 面 与 电极 的 扩 散 杂 质 也 会 ：
l
换 的8
m
m
5 ％转 化 为
x
E D 芯 片结 温 对 器 件 性 能 的影 响
入 发光 区
，
形 成 大 量 的深 能 级
。
，
同样j
，
而 芯 片尺 寸仅为 1
这 些 缺 陷会 快 速 增殖
在较 高温 度 时
繁衍
，
．
其 有 望 成 为 第4 代 照 明 用
，
本 文分 别综述 了大功 率 L
程 中几 种 散 热 方 式
，
E D 封 装过
，
、
直至 侵
，
光源
。
各 国政 府 高 度 重 视
，
相继 出台国
。
以 及 它 们 的原 理
，
发光 区
，
形 成 大 量 的 非 辐 射 复 合 中心
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仿
，
当温 度 升高 时
，
，
材 料 的禁带 宽度 将
，
减小
导 致 芯 片发 光 波长 变长
。
颜 色发
生红移
示如 下
通 常 可 将波长 随结 温 的 变化 表
