引言

　　LED器件在工作中的功率損耗通常以熱能耗散的形式表現，任何具有電阻的部分都成為一個內部熱源，導致熱密度急劇上升，于是器件本身溫度也隨之上升，同時周圍的環境溫度也會影響內部溫度，從而影響到LED的可靠性、性能和壽命。研究表明，隨著溫度的增長，芯片失效率有增長的趨勢，因此對LED封裝時進行可靠的熱設計，實施有效的熱控制措施是提高其可靠性的關鍵。

　　在電子行業，器件環境溫度每升高10℃時，往往其失效率會增加一個數量級，這就是所謂的“10℃法則”。當前采用的方法大多是從電路板的材料考慮，選用一些熱導率高、穩定的材料，如銅、鋁、陶瓷等。但僅僅通過電路板來改善散熱問題是不夠的，還要通過其他熱設計的方法來提高LED的散熱性能。

　　散熱技術

　　任何電子器件及電路都不可避免地伴隨有熱量的產生，而要提高其可靠性以及性能，則必須使熱量達到最小程度，采用適當的散熱技術就成為了關鍵。

　　物質本身或當物質與物質接觸時，能量的傳遞就被稱為熱傳導，這是最普遍的一種熱傳遞方式，由能量較低的粒子和能量較高的粒子直接接觸碰撞來傳遞能量。相對而言，熱傳導方式局限于固體和液體，因為氣體的分子構成并不是很緊密，它們之間能量的傳遞被稱為熱擴散。

　　熱傳導的基本公式為：

　　Q=K×A×ΔT/ΔL (1)

　　其中Q代表為熱量，也就是熱傳導所產生或傳導的熱量;K為材料的熱傳導系數，熱傳導系數類似比熱，但又與比熱有一些差別，熱傳導系數與比熱成反比，熱傳導系數越高，其比熱的數值也就越低。舉例說明，純銅的熱傳導系數為396.4，而其比熱則為0.39;公式中A代表傳熱的面積(或是兩物體的接觸面積)，ΔT代表兩端的溫度差;ΔL則是兩端的距離。因此，從公式中我們就可以發現，熱量傳遞的大小同熱傳導系數、傳熱面積成正比，同距離成反比。熱傳遞系數越高、熱傳遞面積越大，傳輸的距離越短，那么熱傳導的能量就越高，也就越容易帶走熱量。

　　LED的散熱性能和封裝

　　LED作為一代新光源，逐步應用到普通照明中來，其最基本的光學要求即光通量，目前提高LED光通量有兩種方式，分別為增加芯片亮度以及多顆密集排列等方式，這些方法都需輸入更高功率的能量，而輸入LED的能量，只有少部分會轉換成光源，大部分都轉成熱能，在單顆封裝內送入倍增的電流，發熱自然也會倍增，因此在如此小的散熱面積下，散熱問題會逐漸惡化。

　　與傳統光源一樣，LED在工作期間也會產生熱量，其多少取決于整體的發光效率。在外加電能量作用下，電子和空穴的輻射復合發生電致發光，在PN結附近輻射出來的光還需經過LED芯片本身的半導體介質和封裝介質才能抵達外界。綜合電流注入效率、輻射發光量子效率、晶片外部出光效率等，最終大概只有30%~40%的輸入電能轉化為光能，其余60%~70%的能量主要以非輻射復合發生的點陣振動的形式轉化成熱能。而LED芯片溫度的升高，則會增強非輻射復合，進一步削弱發光效率，并且縮短壽命。LED燈所采用的散熱技術必須能夠有效降低發光二級管PN結到環境的熱阻，才能盡可能降低LED的PN結溫度來提高LED燈的壽命。

　　圖1所示為在工作電流恒定的條件下，Lumidleds1W LED的光衰與結溫的關系曲線，可見結溫越高，光通量衰減越快，壽命也就越短。