常见LED散热基板材料介绍
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led 材料LED材料。
LED(Light Emitting Diode)是一种半导体发光器件,具有节能、环保、寿命长等优点,被广泛应用于照明、显示、指示等领域。
LED的性能和品质受到材料的影响,下面将介绍LED材料的种类和特性。
1. 发光材料。
LED的发光材料主要包括氮化镓(GaN)、磷化铝(AlP)、碳化硅(SiC)等。
其中,氮化镓是目前用于LED的主要发光材料,具有较高的发光效率和稳定性。
磷化铝用于白光LED的发光材料,具有良好的色温调节性能。
碳化硅是一种新型的发光材料,具有较高的热稳定性和光电性能,适用于高温高压环境下的LED应用。
2. 衬底材料。
LED的衬底材料主要有蓝宝石、氮化镓、碳化硅等。
蓝宝石是LED的常用衬底材料,具有优良的热导性和光学性能,适用于蓝光LED的制备。
氮化镓衬底材料具有与LED发光层匹配的晶格结构,有利于提高LED的发光效率。
碳化硅衬底材料具有较高的耐高温性能和热导率,适用于高功率LED的制备。
3. 封装材料。
LED的封装材料主要包括环氧树脂、硅胶、陶瓷等。
环氧树脂是LED封装的常用材料,具有良好的绝缘性能和机械强度,适用于一般照明和显示LED的封装。
硅胶具有较好的耐高温性能和抗紫外线性能,适用于户外LED的封装。
陶瓷材料具有良好的导热性能和耐腐蚀性能,适用于高功率LED的封装。
4. 散热材料。
LED的散热材料主要包括铝基板、铜基板、陶瓷基板等。
铝基板具有良好的导热性能和加工性能,适用于一般LED的散热。
铜基板具有较高的导热性能和机械强度,适用于高功率LED的散热。
陶瓷基板具有良好的绝缘性能和耐腐蚀性能,适用于特殊环境下的LED的散热。
5. 封装胶。
LED的封装胶主要包括硅胶、环氧树脂等。
硅胶具有良好的耐高温性能和抗紫外线性能,适用于户外LED的封装。
环氧树脂具有良好的绝缘性能和机械强度,适用于一般照明和显示LED的封装。
总结。
LED材料是LED器件的重要组成部分,不同的材料对LED的性能和品质有着重要的影响。
led陶瓷基板导热系数(实用版)目录一、LED 陶瓷基板的特点二、LED 陶瓷基板的导热系数三、导热系数对 LED 陶瓷基板的影响四、提高 LED 陶瓷基板导热系数的方法五、总结正文一、LED 陶瓷基板的特点LED 陶瓷基板是 LED 照明领域中常用的一种材料,它具有许多优点,如良好的导热性能、较高的机械强度、良好的抗热性能和耐腐蚀性能等。
由于其优异的性能,LED 陶瓷基板被广泛应用于 LED 灯珠、LED 灯带、LED 面板灯等产品中。
二、LED 陶瓷基板的导热系数LED 陶瓷基板的导热系数是指其在单位时间内,单位面积上导热的能力。
导热系数越高,表示材料的导热性能越好。
对于 LED 陶瓷基板而言,其导热系数一般在 30-100W/m·K 之间。
一般来说,导热系数越高,LED 陶瓷基板的散热性能越好,从而能够提高 LED 的寿命和稳定性。
三、导热系数对 LED 陶瓷基板的影响导热系数对 LED 陶瓷基板的性能影响很大。
较高的导热系数可以有效地传递和分散 LED 产生的热量,降低 LED 的温度,从而延长 LED 的使用寿命和提高其稳定性。
此外,高导热系数的 LED 陶瓷基板还有助于提高整个照明系统的光效和节能效果。
四、提高 LED 陶瓷基板导热系数的方法为了提高 LED 陶瓷基板的导热系数,可以采用以下几种方法:1.选择高导热性能的材料:常见的高导热材料有氧化铝、氮化铝、碳纳米管等。
2.优化材料结构:通过调整材料的晶粒尺寸、孔隙结构和组织形态等,以提高其导热性能。
3.采用复合材料技术:将不同类型的高导热材料进行复合,以实现更高的导热系数。
4.表面处理技术:通过表面处理技术,如金属化、氧化等,来提高陶瓷基板的导热系数。
五、总结总之,LED 陶瓷基板的导热系数是评价其性能的重要指标之一。
高导热系数有助于提高 LED 的寿命、稳定性和整个照明系统的光效和节能效果。
LED灯具常用结构件材料及特性1.外壳材料:外壳是LED灯具的外部保护层,一般采用铝合金、塑料或陶瓷等材料。
铝合金具有优良的导热性能和机械强度,可以有效地散热,并且较为耐用。
塑料材料成本低,韧性好,可以根据需要进行塑性加工,但导热性能较差。
陶瓷材料具有良好的导热性能和绝缘性能,适用于高功率LED灯具。
2.散热器材料:散热器用于散发LED产生的热量,一般采用铝合金、铜合金等材料。
铝合金散热器具有优良的导热性能、轻巧易用和经济实惠等特点。
铜合金具有更高的热导率和导热能力,适用于高功率LED灯具和有限空间应用,但成本较高。
3.光学材料:光学材料用于调节和控制LED的光线方向和光强分布,常用的材料有玻璃和光学级塑料等。
玻璃具有优良的耐高温、气密性和透光性能,但重量较大。
光学级塑料具有较轻的重量、成本较低、易加工和抗冲击性能,但耐高温性能较差。
4.导热接触材料:导热接触材料用于提高LED芯片与散热器之间的热传导效率,常用的材料有硅胶脂、硅胶垫和热导片等。
硅胶脂具有良好的可塑性和封装性能,可以填充芯片与散热器之间的缝隙,提高导热效果。
硅胶垫具有良好的导热性能和压缩性能,适用于紧固压力小的应用。
热导片则可直接用于芯片和散热器之间的导热接触,具有较高的导热性能。
5.电子元器件材料:LED灯具中的电子元器件包括电阻、电容、电感器、集成电路等,常用的材料有陶瓷、金属、塑料等。
陶瓷具有良好的机械强度和耐高温性能,适用于特殊环境下的应用。
金属材料具有良好的导电性能和机械强度,塑料材料则具有低成本、轻质和可塑性等特点。
总之,LED灯具的结构件材料选择需要综合考虑散热性能、光学效果、导热效果和可靠性等因素,不同的应用场景和要求会选择不同的材料来满足需求。
特定的材料的应用也需要注意其优点和缺点,以便在实际生产中取得更好的效果。
led散热器技术参数LED散热器技术参数随着LED技术的快速发展,LED灯具在照明行业中得到了广泛的应用。
然而,由于LED本身在工作过程中会产生大量的热量,如果不能有效散热,会导致LED的寿命缩短甚至出现故障。
因此,LED散热器成为了LED灯具设计中非常重要的一个组成部分。
本文将从散热器的材质、结构、尺寸和散热性能等方面,对LED散热器的技术参数进行详细介绍。
一、材质LED散热器常用的材质包括铝、铜和陶瓷等。
铝具有优良的导热性能和轻质的特点,能够快速将LED产生的热量传导到散热器表面,并且具有较好的散热效果。
铜的导热性能更好,但相对较重,适用于一些有特殊散热要求的LED灯具。
陶瓷散热器由于其特殊的材质和结构,具有良好的隔热性能和导热性能,能够有效地将热量从LED传导到散热器表面,并通过辐射和对流的方式散热。
二、结构LED散热器的结构通常由散热板和散热片组成。
散热板是散热器的基座,用于与LED灯珠接触,将其产生的热量传导到散热片上。
散热片通过增加表面积,提高热量的散发效率。
此外,散热器还可以通过风扇或风道来增强散热效果,提高散热器的整体散热性能。
三、尺寸LED散热器的尺寸对其散热性能有着重要的影响。
散热器的尺寸越大,表面积越大,散热效果也就越好。
然而,尺寸过大会增加LED 灯具的体积和重量,不利于应用。
因此,在设计LED散热器时,需要根据实际需求合理选择尺寸,以在满足散热要求的同时,尽量减小体积和重量。
四、散热性能LED散热器的散热性能通常通过热阻来衡量,单位为摄氏度每瓦特(℃/W)。
热阻越小,代表散热器具有更好的散热性能。
热阻的计算公式为:热阻 = (散热器表面温度 - 环境温度) / 散热功率。
在实际应用中,为了保证LED的工作温度不超过规定范围,需要根据LED的功率和工作环境的温度等因素,选择合适的散热器,并计算其热阻是否满足要求。
LED散热器的技术参数包括材质、结构、尺寸和散热性能等方面。
铝基板基材基础知识铝基板是一种在电子行业中广泛应用的基材材料,具有良好的导热性、电磁屏蔽性和机械强度。
在电子设备中,铝基板常用于制作LED电路板、电源模块和通信设备等。
首先,铝基板的基材是由铝合金制成的。
常用的铝合金有铝硅合金、铝铜合金和铝锌合金等。
这些合金具有优异的热传导性能,能够有效地将发热元件产生的热量快速传导到板材表面,并通过散热设备将热量排出,提高电子元件的工作稳定性和可靠性。
其次,铝基板具有良好的导热性。
铝的导热系数较高,约为237W/(m·K),远远高于常见的有机基材。
这一特性使得铝基板能够在高功率密度的电子器件中有效地降低温度,减少热应力和温度梯度对电子元件的影响,提高元件的寿命和可靠性。
另外,铝基板还具有良好的电磁屏蔽性能。
铝的导电性能优良,可以有效地屏蔽外界电磁波的干扰,保护电子元件的正常工作。
此外,铝基板还可以作为地线层,提供良好的接地效果,减少电子元件之间的电磁干扰。
铝基板在机械强度上也有较好的表现。
由于铝合金具有良好的强度和硬度,铝基板具有较高的机械刚性,能够在电子器件的制造和运输过程中有效地抵抗外部力的冲击和振动,保护电子元件的安全和稳定。
除此之外,铝基板还具有加工性能优良的特点。
铝合金材料具有较好的可加工性,可以进行折弯、冲压、切割和焊接等多种加工方式,满足不同工艺要求和产品设计需要。
总之,铝基板作为一种重要的基材材料,在电子行业中有着广泛的应用。
其良好的导热性、电磁屏蔽性和机械强度,可以提高电子元件的工作稳定性和可靠性。
未来,随着电子器件功率密度的不断增加和散热需求的增强,铝基板将在各个领域得到更广泛的应用。
铝基板导热硅脂-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:铝基板导热硅脂是一种用于改善散热效果的材料。
随着电子设备的不断发展,散热问题逐渐成为制约其性能提升的关键因素之一。
而铝基板导热硅脂正是为了解决这一问题而被广泛使用的材料之一。
铝基板具有导热性能优异、机械强度高、重量轻等特点,广泛应用于电子设备的散热设计中。
然而,单纯的铝基板并不能完全满足高功率电子器件的散热需求。
因此,导热硅脂的应用便得以推出。
导热硅脂是由导电颗粒和硅油等材料组成的热导性材料,具有良好的导热性能和绝缘性能。
它能够填充在散热器与芯片之间的微小间隙中,并通过导热作用将芯片产生的热量快速传递到散热器上,从而提高整体散热效果。
铝基板导热硅脂在电子设备中的应用非常广泛。
无论是计算机、手机、电视机等电子产品,还是新能源电池、汽车电子等领域,都可以看到其身影。
通过使用铝基板导热硅脂,可以有效提高电子设备的散热能力,降低因过热而带来的故障风险,延长设备寿命。
总的来说,铝基板导热硅脂在现代电子设备中的应用十分重要。
它不仅能够解决电子设备散热问题,提高性能稳定性,同时也有助于推动电子设备技术的不断进步。
随着科技的进步和应用需求的不断增长,相信铝基板导热硅脂在未来会有更加广阔的发展前景。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将分为引言、正文和结论三个部分来进行讨论和分析铝基板导热硅脂的相关内容。
引言部分将概述本文要讨论的内容,首先简要介绍铝基板导热硅脂的背景和基本概念。
然后,说明本文的结构和组织方式,以及各个章节的主要内容和目的。
最后,明确本文的目的,即通过深入探讨铝基板导热硅脂的特点和应用,总结其优势,并展望其未来发展前景。
正文部分将重点介绍铝基板的特点、导热硅脂的作用以及铝基板导热硅脂在实际应用中的具体场景。
首先,详细阐述铝基板的特点,包括导热性能好、机械强度高等方面。
然后,解释导热硅脂在铝基板中的作用,如填充空隙、提高导热性能等。
最后,列举铝基板导热硅脂应用领域的案例,如电子设备散热、LED照明、电力电子等。
热电分离式铜基板在LED散热领域的应用一、热电分离式铜基板的优势热电分离式铜基板是一种集成了散热和电路功能的新型材料,具有热导率高、导电性好、尺寸稳定、使用寿命长等优点。
相比于传统的LED散热材料,热电分离式铜基板在LED散热领域具有以下优势:1. 高热导率:热电分离式铜基板的热导率远高于一般的散热材料,能够有效地将LED 产生的热量迅速传导到外部,提高了LED的散热效率。
2. 良好的导电性能:热电分离式铜基板不仅具有良好的散热性能,还具有良好的导电性能,能够有效地传输电能,保证LED的正常工作。
3. 尺寸稳定:热电分离式铜基板在高温环境下具有较好的稳定性,不易发生变形和裂纹,保证了LED散热效果的稳定性。
4. 使用寿命长:热电分离式铜基板的材料稳定性和散热性能保证了其使用寿命长,大大降低了LED的维护成本。
1. LED灯具LED灯具是LED照明产品中最为常见的应用之一。
热电分离式铜基板可以作为LED灯具的散热基板,通过其良好的散热性能和导电性能,有效地将LED产生的热量传导到外部,保证LED的工作稳定性和寿命。
2. LED显示屏LED显示屏由众多的LED组成,因此在LED显示屏的散热方面是一个非常重要的问题。
热电分离式铜基板可以在LED显示屏中作为散热底板使用,有效地提高LED显示屏整体的散热性能,保证LED显示屏的长时间稳定工作。
随着汽车行业的快速发展,LED车灯已经成为汽车照明领域的主流产品。
热电分离式铜基板在LED车灯中可以有效地提高LED的散热性能,保证LED车灯在高温环境下的长时间工作。
4. LED广告牌LED广告牌的使用环境较为恶劣,常常需要在高温环境下长时间工作。
热电分离式铜基板的优秀散热性能和稳定性能,使其在LED广告牌中得到了广泛的应用,保证LED广告牌能够长时间稳定工作。
1. 提高散热性能:未来热电分离式铜基板将进一步提高其散热性能,通过改进材料和工艺,使其能够更好地满足LED高功率、高热量散热的需求。
LED散热问题的解决方案LED(Light Emitting Diode)作为一种新型的照明技术,具有节能、环保、寿命长等优点,因此在室内照明、汽车照明、户外广告牌等领域得到广泛应用。
然而,由于LED发光时会产生大量的热量,如果不能有效地散热,会导致LED的发光效率下降、寿命缩短甚至损坏。
为了解决LED散热问题,我们需要采取一系列的措施。
下面将详细介绍LED散热问题的解决方案。
1. 散热材料的选择散热材料是解决LED散热问题的基础。
常见的散热材料包括铝基板、铜基板、陶瓷基板等。
这些材料具有良好的导热性能,能够有效地将LED产生的热量传导到散热器上,并通过散热器将热量散发到空气中。
2. 散热器的设计散热器是LED散热的重要组成部分,其设计合理与否直接影响到LED的散热效果。
散热器应具有足够的散热面积和散热片,以增加与空气的接触面积,提高散热效率。
同时,散热器的材质也应具有良好的导热性能,如铝合金等。
3. 散热风扇的运用散热风扇可以增加空气流动,加速热量的散发。
在LED散热器设计中,可以考虑将风扇与散热器结合起来,通过风扇的转动,增加空气对散热器的冷却效果。
同时,风扇的选用要注意噪音控制,以免影响使用环境。
4. 散热导管的应用散热导管是一种通过导热材料将热量从LED传导到散热器的装置。
散热导管具有良好的导热性能和可塑性,可以根据LED灯具的结构进行弯曲和安装,提高散热效果。
5. 散热胶的使用散热胶是将LED灯珠与散热材料之间进行粘接的材料。
散热胶具有良好的导热性能和绝缘性能,能够有效地传导热量,并固定LED灯珠,防止其松动。
6. 散热设计的优化在LED灯具的设计中,应根据实际情况进行散热设计的优化。
例如,合理安排LED灯珠的布局,增加散热面积;合理选择LED灯珠的功率和数量,避免过高的功率密度导致散热问题;合理设置散热器和散热风扇的位置,以提高散热效果。
7. 温度监测与控制LED灯具的温度监测与控制是保证LED散热效果的重要手段。
led铝基板工作温度(原创实用版)目录一、LED 铝基板的特点和优势二、LED 铝基板的工作温度要求三、LED 铝基板的热阻四、LED 显示屏的工作温度与性能五、结论正文一、LED 铝基板的特点和优势LED 铝基板是一种常见的 LED 灯具组件,以其良好的散热性能、耐腐蚀性和较低的价格而受到广泛欢迎。
铝基板作为 LED 灯具的基板,可以将灯珠产生的热量及时散发出去,保证灯具的稳定工作和延长寿命。
此外,铝基板还具有较高的热导率和较低的热阻,可以有效地提高 LED 灯具的散热效率。
二、LED 铝基板的工作温度要求LED 铝基板的工作温度要求根据所使用的灯珠的结温来确定,需要留有一定的安全裕度。
一般来说,LED 铝基板的工作温度范围在 -20 摄氏度至 60 摄氏度之间。
在这个温度范围内,LED 灯具可以正常工作,并保证其性能和寿命。
三、LED 铝基板的热阻LED 铝基板的热阻是衡量其散热性能的重要指标。
热阻越低,散热性能越好。
一般来说,LED 铝基板的热阻在 0.4 毫米至 1.5 毫米之间,可以满足大多数 LED 灯具的散热需求。
四、LED 显示屏的工作温度与性能LED 显示屏作为现代信息展示的重要工具,在广告、户外大屏、电子看板等领域得到了广泛应用。
了解 LED 显示屏的工作温度对于确保其性能和寿命至关重要。
一般来说,LED 显示屏的工作温度范围在 -20 摄氏度至 60 摄氏度之间,具体范围可能会因不同的制造商和产品类型而有所不同。
在这个温度范围内,LED 显示屏可以正常工作,并保证其性能和寿命。
五、结论总之,LED 铝基板在工作温度方面具有较高的要求,需要根据灯珠的结温留有一定的安全裕度。
同时,LED 铝基板的热阻和 LED 显示屏的工作温度也会影响其性能和寿命。
热界面材料的种类
热界面材料是一种用于增强热传导和保护热界面的材料,主要用于电子器件、LED灯、太阳能电池等领域。
根据其特性和
用途,热界面材料主要分为以下几种类型:
1. 硅脂:是一种半固态热传导材料,常用于电子器件和LED
灯等领域。
具有良好的可涂覆性和柔韧性,可以填充微小间隙,提高热传导效率。
2. 硅胶:是一种胶状的热传导材料,具有较高的热导率和绝缘性能。
广泛用于电子器件和散热器的热界面填充。
3. 石墨片:石墨片是一种具有高热导率的材料,常用于高功率电子器件和散热器的热界面。
其良好的导热性能可以有效地将热量从散热源传导到散热器。
4. 金属导热垫:金属导热垫主要由金属材料制成,具有良好的热导率和机械强度。
常用于高功率半导体器件和太阳能电池等领域。
5. 碳纳米管颗粒:碳纳米管颗粒是一种具有高热导率的材料,能够提高热界面的热传导效率。
常用于电子器件和散热器的热界面填充。
6. 热胶带:热胶带是一种具有良好的热导率和粘接性能的材料,适用于各种形状和尺寸的热界面。
常用于电子器件和散热器的热界面填充和固定。
这些热界面材料各有其特点和适用范围,可以根据具体的应用需求选择合适的材料使用。
常见LED散热基板材料介绍概述在LED产品应用中,通常需要将多个LED组装在一电路基板上。
电路基板除了扮演承载LED模块结构的角色外,另一方面,随着LED输出功率越来越高,基板还必须扮演散热的角色,以将LED晶体产生的热传派出去,因此在材料选择上必须兼顾结构强度及散热方面的要求。
传统LED由于LED发热量不大,散热问题不严重,因此只要运用一般的铜箔印刷电路板(PCB)即可。
但随着高功率LED越来越盛行PCB已不足以应付散热需求。
因此需再将印刷电路板贴附在一金属板上,即所谓的Metal Core PCB,以改善其传热路径。
另外也有一种做法直接在铝基板表面直接作绝缘层或称介电层,再在介电层表面作电路层,如此LED模块即可直接将导线接合在电路层上。
同时为避免因介电层的导热性不佳而增加热阻抗,有时会采取穿孔方式,以便让LED模块底端的均热片直接接触到金属基板,即所谓芯片直接黏着。
接下来介绍了几种常见的LED基板材料,并作了比较。
印刷电路基板(PCB)常用FR4印刷电路基板,其热传导率0.36W/m.K,热膨胀系数在13 ~ 17ppm/K。
可以单层设计,也可以是多层铜箔设计(如图2)。
优点:技术成熟,成本低廉,可适用在大尺寸面板。
缺点:热性能差,一般用于传统的低功率LED。
图1 多层PCB的散热基板金属基印制板(MCPCB)由于PCB的热导率差﹑散热效能差,只适合传统低瓦数的LED。
因此后来再将印刷电路基板贴附在一金属板上,即所谓的Metal Core PCB。
金属基电路板是由金属基覆铜板(又称绝缘金属基板)经印刷电路制造工艺制作而成。
根据使用的金属基材的不同,分为铜基覆铜板、铝基覆铜板、铁基覆铜板,一般对于LED散热大多应用铝基板。
如下图:图2 金属基电路板的结构MCPCB的优点:(1)散热性常规的印制板基材如FR4是热的不良导体,层间绝缘,热量散发不出去。
而金属基印制板可解决这一散热难题。
(2)热膨胀性热胀冷缩是物质的共同本性,不同物质CTE(Coefficient of thermal expansion)即热膨胀系数是不同的。
印制板(PCB)的金属化孔壁和相连的绝缘壁在Z轴的CTE相差很大,产生的热不能及时排除,热胀冷缩使金属化孔开裂、断开。
金属基印制板可有效地解决散热问题,从而使印制板上的元器件不同物质的热胀冷缩问题缓解,提高了整机和电子设备的耐用性和可靠性。
(3)尺寸稳定性金属基印制板,显然尺寸要比绝缘材料的印制板稳定得多。
铝基印制板、铝夹芯板,从30℃加热至140~150℃,尺寸变化为2.5~3.0%. MCPCB的结构目前市场上采购到的标准型金属基覆铜板材由三层不同材料所构成:铜、绝缘层、金属板(铜、铝、钢板),而铝基覆铜板最为常见。
a)金属基材以美国贝格斯为例,见下表(图3):b)绝缘层起绝缘层作用,通常是50~200um。
若太厚,能起绝缘作用,防止与金属基短路的效果好,但会影响热量的散发;若太薄,能较好散热,但易引起金属芯与组件引线短路。
绝缘层(或半固化片),放在经过阳极氧化,绝缘处理过的铝板上,经层压用表面的铜层牢固结合在一起。
c)铜箔铜箔背面是经过化学氧化处理过的,表面镀锌和镀黄铜,目的是增加抗剥强度。
铜厚通常为0.5、1.2盅司。
如美国贝格斯公司使用的是ED铜,铜厚有1、2、3、4、6盅司5种。
我们为通信电源配套制作的铝基板使用的是4盅司的铜箔(140微米)。
MCPCB技术参数和特点图4 技术参数产品特点:(1) 绝缘层薄,热阻小(2) 机械强度高(3) 标准尺寸:500×600mm(4) 标准尺寸:0.8、1.0、1.2、1.6、2.0、3.0mm(5) 铜箔厚度:18um 、35um、70um 、105umMCPCB应用产品举例图5 MCPCB应用产品举例陶瓷基板(Ceramic Substrate)图6 陶瓷散热基板Ceramic Substrate: 以烧结的陶瓷材料作为LED封装基板,具有绝缘性,无须介电层,有不错的热传导率,热膨胀系数(4.9 ~ 8ppm/K),与LED chip、Si基板或Sapphire较匹配,比较不会因热产生热应力及热变形。
典型的陶瓷基板,如AIN,其热导率约在170 ~ 230W/m.K,热膨胀系数3.5 ~ 5ppm/K。
价格较贵,尺寸限于4.5平方英寸以下,无法用于大面积面板,适合高温环境高功率LED使用。
图7 AlN陶瓷基板与其它材料之热特性比较AlN陶瓷基板有不错的热传导率,热膨胀系数LED chip (CTE=5ppm/K)较匹配。
直接铜结合基板(DBC Substrate)特点:在金属基板直接共烧接合陶瓷材料,兼具高热传导率及低热膨胀性,还具介电性。
允许制程温度、运作温度达800℃以上。
由德国Curamik公司所发展的直接铜接合基板,是在铜板与陶瓷(Al2O3、AlN)之间,先通入O2使其与Cu响应生成CuO,同时使纯铜的熔点由1083℃降低至1065℃的共晶温度。
接着加热至高温使CuO与Al2O3或AlN回应形成化合物,而使铜板与陶瓷介电层紧密接合在一起。
(图5)此种含介电层的铜基板具有很好的热扩散能力,且介电层如为Al2O3则其热传导率为24W/m.K,热膨胀系数7.3ppm/K,如为AlN则其热传导率为170W/m.K,热膨胀系数5.6ppm/K,比前几种基板具有更佳的热效能,同时适合于高温环境及高功率或高电流LED之使用。
图8 直接铜板接合基板之制作流程图9 各种LED基板材料的特性比较应根据实际产品应用选择基板材料,低功率LED发热量不大,用PCB基板即可,对高功率LED,为满足其散热要求,采用MCPCB基板,陶瓷基板或DCB 基板,满足性能要求时,则应考虑其成本。
LED导热界面材料为什么要用界面材料?图10 LED界面间隙由于散热器底面与LED芯片表面之间会存在很多沟壑或空隙,其中都是空气。
由于空气是热的不良导体,所以空气间隙会严重影响散热效率,使散热器的性能大打折扣,甚至无法发挥作用。
为了减小芯片和散热器之间的空隙,增大接触面积,必须使用导热性能好的导热材料来填充,如导热胶带、导热垫片、导热硅酯、导热黏合剂、相转变材料等。
Liqui-Bond SA2000导热胶(example)介绍Liqui-Bond SA2000是由深圳恒通热导公司生产的一种高导热性而绝缘的硅胶粘剂。
它在低温或高温的情况下都能保持良好的机械性能和化学性能.这种物质的韧性有助于在热传导中减低CTE压力,同时由于该产品在升温过程中产生固化。
特征:导热性: 导热系数为2.0 W/m-K;消除机械固件需求;稳定的机械性能和化学性能;严峻环境下仍能保持物体结构形态应用:大功率LED和散热基板粘接;在凹凸不平的表面粘接元器件DM6030HK-SD高导热银胶(example)介绍:DM6030 HK-SD是是由深圳恒通热导公司生产的一种高导热掺银有机粘接剂,专门为大功率LED粘接固定芯片应用而开发设计的新产品。
该产品对分配和粘接大量部件(dice)时具有较长时间的防挥发、干涸能力,并可防止树脂在加工前飞溅溢出。
产品特征:具有高导热性:导热系数高达50w/m.k;低电阻: 电阻低至10μcm可替代焊接剂;可在室温下存储和运输;良好的流动性应用:High Power LED芯片封装粘接;一般的金属模焊接HN-G高性能导热硅脂(example)介绍:HN–G导热硅脂为深圳博恩事业有限公司生产,专为各种仪器仪表及电子元器件与组合体的填充而研制开发的一种高导热绝缘有机硅材料。
广泛涂敷于各种电子产品,电器设备中的发热体(功率管、可控硅、电热堆等)与散热设施(散热片、散热条、壳体等)之间的接触面,起传热媒介作用。
图11 性能参数散热器作用﹕散热器的作用就是吸收基板或芯片传递过来的热量,然后发散到外界环境,保证LED芯片的温度正常。
绝大多数散热器均经过精心设计,可适用于自然对流和强制对流的情况。
以aavid 62500为例。
图12 aavid 62500散热器性能参数[1]:•热阻Θ= 4.6 °C/W•材料=Al 6063-T5 挤压成型•重量= 100g•发射率= 0.85•散热片效率= 98.9%•输入热量= 5W•热源= 0.57X0.57•5W时散热温度= 46.9°C高功率LED的热沉结构如何将LED器件产生的热量有效耗散到环境中也是一个关键。
常用的热沉结构分为被动和主动散热。
对于大功率LED封装,则必须采用主动散热,如翅片+风扇、热管、液体强迫对流、微通道致冷、相变致冷等。
(1) 在功率密度不高、成本要求较低的情况下,优先采用翅片+风扇的散热方法;(2) 对于成本要求不高、功率密度中等、封装尺寸小的应用,则采用热管比较合适;(3) 而对于功率密度较高,要求LED器件温度较低的场合,采用液体强迫对流和微通道致冷比较可行。
结论LED电致发光过程产生的热量和工作环境温度(Ta)的不同,引起LED芯片结点温度Tj的变化.LED是温度敏感器件,当温度变化时,LED的性能和封装结构都会受到影响,从而影响LED的可靠性。
在散热设计上,最重要的课题是有效降低芯片发光层至环境的热阻。
因此,选用合适的散热基板﹑界面材料﹑散热器就显得非常有必要。
LED照明灯具的结构形状可能千差万别,可能会形成不同的散热材料的组合体,然而最终要考虑散热及出光通道的最优化为基础。