大功率LED散熱技術(shù)和熱界面材料研究進展
上傳人:LEDth/整理 上傳時間: 2015-01-28 瀏覽次數(shù): 82 |
作者 | 郭常青/閆常峰/方朝君/李文博 |
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單位 | 中國科學院廣州能源研究所 |
分類號 | TK264.1 |
發(fā)表刊物 | 半導(dǎo)體光電 |
發(fā)布時間 | 2011年12月 |
0 引言
LED照明應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景誘人,但LED要真正實現(xiàn)大規(guī)模廣泛應(yīng)用,仍有許多問題需要解決,散熱就是其中一個難點、關(guān)鍵和核心問題之一。
目前LED的光電轉(zhuǎn)換效率還相對較差,僅20% ~30%的輸入電能轉(zhuǎn)化為光能,其余70%~80%的能量主要以非輻射復(fù)合發(fā)生的點陣振動的形式轉(zhuǎn)化為熱能,使LED溫度升高,而溫度的升高會產(chǎn)生以下不良影響:發(fā)光強度降低、發(fā)光主波長偏移、嚴重降低LED的壽命,加速LED的光衰等。因此LED產(chǎn)品的性能及其可靠性,很大程度上取決于是否具有良好的散熱設(shè)計,以及所采取的散熱措施是否有效。目前LED器件的熱流密度高達1W/mm2 量級,屬于高熱流密度器件,LED器件的散熱問題是其大規(guī)模推廣應(yīng)用的關(guān)鍵問題之一。低熱阻、散熱良好是大功率LED的未來發(fā)展趨勢和產(chǎn)品競爭力的重要體現(xiàn)。本文在分析大功率LED散熱各主要環(huán)節(jié)熱阻的基礎(chǔ)上,從散熱技術(shù)和熱界面材料兩個方面,對目前LED散熱技術(shù)的國內(nèi)外研究進展進行了評述。
1 LED 熱阻分析
典型的LED芯片裝配結(jié)構(gòu)如圖1 所示,其中LED芯片通過焊接或者硅脂固定在襯底上,熱量以熱傳導(dǎo)的方式從芯片經(jīng)焊層、襯底、熱界面材料(TIM)傳遞至熱沉,再以各種散熱方式將熱量傳遞到環(huán)境中去,熱沉可用其他冷卻方案代替,如強制空冷、熱管、熱電制冷等。根據(jù)熱阻分析原理可知:
從上式可知,LED結(jié)溫主要由熱負荷、環(huán)境溫度和各環(huán)節(jié)熱阻決定。要降低結(jié)溫,應(yīng)降低各環(huán)節(jié)熱阻,特別是合理設(shè)計散熱器和選擇熱界面材料。
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