led照明散熱

1、一、前言L(fǎng)ED又稱(chēng)發(fā)光二極管(LightEmittingDiode)，屬于半導(dǎo)體組件，自1962年美國(guó)通用電氣公司開(kāi)發(fā)出全球第一種可實(shí)際應(yīng)用的紅光LED開(kāi)始，至今LED已邁入全彩時(shí)代。LED的發(fā)光原理簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是由含電洞之P型半導(dǎo)體與含電子之N型半導(dǎo)體結(jié)合成之PN二極管，在PN二極管兩端加上順向偏壓，當(dāng)電流通過(guò)時(shí)，電子與電洞流至接合面接合時(shí)會(huì)放出能量而發(fā)光(簡(jiǎn)易圖說(shuō)如下)。圖1.LED發(fā)光原理LED本身是單色光源，如今隨著光效提升及藍(lán)光L

2、ED的出現(xiàn)，它的應(yīng)用也逐漸偏向多元化，從早先的低功率電源指示燈演進(jìn)成LED背光模塊和LED照明…等高功率應(yīng)用。LED被譽(yù)為21世紀(jì)的照明新光源，它具有效率高、壽命長(zhǎng)、省能源、不易破損、環(huán)保無(wú)汞…等傳統(tǒng)光源無(wú)法與之比較的優(yōu)點(diǎn)，在節(jié)能減碳及環(huán)保意識(shí)方興未艾之際，加上各國(guó)政府陸續(xù)宣示的能源政策(例如：美國(guó)2007年頒布的「能源獨(dú)立和安全法案」提出白熾燈禁用時(shí)程、日本2010年修訂的「能源基本計(jì)劃」提出減碳目標(biāo))，使得占生活用電大量比重的「照明

3、」成為鼓勵(lì)汰換的項(xiàng)目之一。能源趨勢(shì)、政府法令與LED發(fā)光特性三者相乘作用之下，促使LED照明產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，也吸引了國(guó)內(nèi)外廠(chǎng)商對(duì)于LED上、中、下游產(chǎn)業(yè)的投入。LED如同所有電子零件一般，在使用或運(yùn)作的過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生熱能及溫升現(xiàn)象，如果忽視散熱問(wèn)題，將導(dǎo)致LED因高溫而提早燒毀的結(jié)果。LED燈具的設(shè)計(jì)較傳統(tǒng)燈具復(fù)雜，包含光學(xué)、機(jī)構(gòu)、電子及散熱，其中「散熱」尤其重要，因?yàn)槟壳案吖β蔐ED燈具的轉(zhuǎn)換率僅有20%會(huì)轉(zhuǎn)換成光，其余80%會(huì)轉(zhuǎn)換為

4、熱，如果不能將熱量導(dǎo)出燈具之外，將無(wú)法達(dá)到LED光源宣稱(chēng)的50000小時(shí)壽命，同時(shí)熱量會(huì)影響LED的發(fā)光效率，導(dǎo)致嚴(yán)重光衰及燈具毀損的慘況。二、LED燈具的散熱設(shè)計(jì)LED的發(fā)光效率及壽命與工作溫度息息相關(guān)，呈現(xiàn)反比關(guān)系，下圖為美國(guó)CREE所發(fā)布的LED壽命報(bào)告，溫度每下降10℃壽命將延長(zhǎng)2倍且光通量提升3%~8%。圖3.炮彈型和平板式LED芯片目前常見(jiàn)的LED芯片基板為陶瓷基板，其散熱性佳，低膨脹系數(shù)等特性，減低因熱應(yīng)力而產(chǎn)生的變型，其

5、次還具有耐熱、耐潮、絕緣等優(yōu)點(diǎn)，故陶瓷基板成為高功率照明用LED芯片基板的常用散熱材料。陶瓷基板目前分為3大類(lèi)：(1)氧化鋁(Al2O3)、(2)低溫共燒陶瓷(LTCC)、(3)氮化鋁(AlN)，其中以AlN之導(dǎo)熱性最佳，但技術(shù)門(mén)坎最高，故AlN多用于3W以上之LED產(chǎn)品，而Al2O3則用于1W~3W的范圍，LTCC則適用于大尺寸大功率、小尺寸小功率之LED產(chǎn)品。以CreeXLampLED系列為例，即采陶瓷基座優(yōu)化散熱能力。表1.散熱基