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led�(fā)光管
閱讀�9113�(shí)間:2010-09-16 10:52:18

  LED�(fā)光管也被稱作�(fā)光二極管,這種半導(dǎo)�組件一般是作為指示�、顯示板,它不但能夠高效率地直接將電能轉(zhuǎn)化為光能,而且擁有最�(zhǎng)�(dá)�(shù)�(wàn)小時(shí)�10 �(wàn)小時(shí)的使用壽�,同�(shí)具備不若傳統(tǒng)燈泡易碎,并能省電等�(yōu)�(diǎn)�

分類(lèi)

  �(fā)光二極管還可分為普通單色發(fā)光二極管、高亮度�(fā)光二極管、超高亮度發(fā)光二極管、變色發(fā)光二極管、閃爍發(fā)光二極管、電壓控制型�(fā)光二極管、紅外發(fā)光二極管和負(fù)阻發(fā)光二極管��

  普通單色發(fā)光二極管

  普通單色發(fā)光二極管具有體積小、工作電壓低、工作電流小、發(fā)光均勻穩(wěn)定、響�(yīng)速度�、壽命長(zhǎng)等優(yōu)�(diǎn),可用各種直�、交�、脈沖等電源�(qū)�(dòng)�(diǎn)�。它屬于電流控制型半�(dǎo)體器�,使用時(shí)需串接合適的限流電��

  普通單色發(fā)光二極管的發(fā)光顏色與�(fā)光的波長(zhǎng)有關(guān),而發(fā)光的波長(zhǎng)又取決于制造發(fā)光二極管所用的半導(dǎo)體材�。紅色發(fā)光二極管的波�(zhǎng)一般為650~700nm,琥珀色發(fā)光二極管的波�(zhǎng)一般為630~650 nm ,橙色發(fā)光二極管的波�(zhǎng)一般為610~630 nm左右,黃色發(fā)光二極管的波�(zhǎng)一般為585 nm左右,綠色發(fā)光二極管的波�(zhǎng)一般為555~570 nm�

  常用的國(guó)�(chǎn)普通單色發(fā)光二極管有BT(廠�(biāo)型號(hào))系�、FG(部�(biāo)型號(hào))系列和2EF系列,見(jiàn)�4-26、表4-27和表4-28�

  常用的�(jìn)口普通單色發(fā)光二極管有SLR系列和SLC系列��

  高亮度單色發(fā)�、超高亮度單色發(fā)光二極管

  高亮度單色發(fā)光二極管和超高亮度單色發(fā)光二極管使用的半�(dǎo)體材料與普通單色發(fā)光二極管不同,所以發(fā)光的�(qiáng)度也不同�

  通常,高亮度單色�(fā)光二極管使用砷鋁化鎵(GaAlAs)等材料,超高亮度單色發(fā)光二極管使用磷銦砷化鎵(GaAsInP)等材料,而普通單色發(fā)光二極管使用磷化鎵(GaP)或磷砷化鎵(GaAsP)等材料�

  常用的高亮度紅色�(fā)光二極管的主要參�(shù)�(jiàn)�4-29,常用的超高亮度單色�(fā)光二極管的主要參�(shù)�(jiàn)�4-30�

  變色�(fā)光二極管

  變色�(fā)光二極管是能變換�(fā)光顏色的�(fā)光二極管。變色發(fā)光二極管�(fā)光顏色種�(lèi)可分為雙色發(fā)光二極管、三色發(fā)光二極管和多色(有紅、藍(lán)、綠、白四種顏色)發(fā)光二極管�

  變色�(fā)光二極管按引腳數(shù)量可分為二端變色�(fā)光二極管、三端變色發(fā)光二極管、四端變色發(fā)光二極管和六端變色發(fā)光二極管�

  常用的雙色發(fā)光二極管�2EF系列和TB系列,常用的三色�(fā)光二極管�2EF302�2EF312�2EF322等型�(hào)�

  閃爍�(fā)光二極管

  閃爍�(fā)光二極管(BTS)是一種由CMOS集成電路和發(fā)光二極管組成的特殊發(fā)光器件,可用于報(bào)警指示及欠壓、超壓指��

  閃爍�(fā)光二極管在使用時(shí),無(wú)須外接其它元件,只要在其引腳兩端加上適當(dāng)?shù)闹绷鞴ぷ麟妷�?V)即可閃爍發(fā)��

  電壓控制型發(fā)光二極管

  普通發(fā)光二極管屬于電流控制型器件,在使用時(shí)需串接適當(dāng)阻值的限流電阻。電壓控制型�(fā)光二極管(BTV)是將發(fā)光二極管和限流電阻集成制作為一�,使用時(shí)可直接并接在電源兩端�

特點(diǎn)

  1. 電壓:LED使用低壓電源,供電電壓在6-24V之間,根�(jù)�(chǎn)品不同而異,所以它是一�(gè)比使用高壓電源更安全的電�,特別適用于公共�(chǎng)所�

  2. 效能:消耗能量較同光效的白熾燈減�80[[%]]�

  3. 適用性:很小,每�(gè)單元LED小片�3-5mm的正方形,所以可以制備成各種形狀的器�,并且適合于易變的環(huán)境�

  4. �(wěn)定性:10�(wàn)小時(shí),光衰為初始�50[[%]]�  

  5. 響應(yīng)�(shí)間:其白熾燈的響�(yīng)�(shí)間為毫秒�(jí),LED燈的響應(yīng)�(shí)間為納秒�(jí)�

  6. �(duì)�(huán)境污染:�(wú)有害金屬汞�

  7. 顏色:改變電流可以變�,發(fā)光二極管方便地通過(guò)化學(xué)修飾方法,調(diào)整材料的能帶�(jié)�(gòu)和帶�,實(shí)�(xiàn)紅黃綠蘭橙多色發(fā)光。如小電流時(shí)為紅色的LED,隨著電流的增加,可以依次變?yōu)槌壬?,黃色,為綠色�

  8. �(jià)格:LED的價(jià)格比較昂�,較之于白熾燈,幾只LED的價(jià)格就可以與一只白熾燈的價(jià)格相�(dāng),而通常每組信號(hào)燈需由上300�500只二極管�(gòu)成�

封裝

  LED是一�(lèi)可直接將電能�(zhuǎn)化為可見(jiàn)光和輻射能的�(fā)光器�,具有工作電壓低,耗電量小,發(fā)光效率高,發(fā)光響�(yīng)�(shí)間極�,光色純,結(jié)�(gòu)牢固,抗沖擊,耐振�(dòng),性能�(wěn)定可靠,重量�,體積小,成本低等一系列特�,發(fā)展突飛猛�(jìn),現(xiàn)已能批量生產(chǎn)整�(gè)可見(jiàn)光譜段各種顏色的高亮�、高性能�(chǎn)�。國(guó)�(chǎn)�、綠、橙、黃的LED�(chǎn)量約占世界總量的12�,“十五”期間的�(chǎn)�(yè)目標(biāo)是達(dá)到年�(chǎn)300億只的能力,�(shí)�(xiàn)超高亮度AiGslnP的LED外延片和芯片的大生產(chǎn),年�(chǎn)10億只以上�、橙、黃超高亮度LED管芯,突破GaN材料的關(guān)鍵技�(shù),實(shí)�(xiàn)�(lán)、綠、白的LED的中批量生產(chǎn)。據(jù)�(yù)�(cè),到2005年國(guó)際上LED的市�(chǎng)需求量約為2000億只,銷(xiāo)售額�(dá)800億美��

  在LED�(chǎn)�(yè)鏈接中,上游是LED襯底晶片及襯底生�(chǎn),中游的�(chǎn)�(yè)化為L(zhǎng)ED芯片�(shè)�(jì)及制造生�(chǎn),下游歸LED封裝與測(cè)�,研�(fā)低熱阻、優(yōu)異光�(xué)特�、高可靠的封裝技�(shù)是新型LED走向?qū)�?、走向市?chǎng)的產(chǎn)�(yè)化必�(jīng)之路,從某種意義上講是鏈接產(chǎn)�(yè)與市�(chǎng)的紐�,只有封裝好的才能成為終端產(chǎn)品,才能投入�(shí)際應(yīng)�,才能為顧客提供服務(wù),使�(chǎn)�(yè)鏈環(huán)�(huán)相扣,無(wú)縫暢�� LED封裝的特殊� LED封裝技�(shù)大都是在分立器件封裝技�(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展與演變而來(lái)�,但卻有很大的特殊��

  一般情況下,分立器件的管芯被密封在封裝體內(nèi),封裝的作用主要是保�(hù)管芯和完成電氣互�。而LED封裝則是完成輸出電信�(hào),保�(hù)管芯正常工作,輸出:可見(jiàn)光的功能,既有電參數(shù),又有光參數(shù)的設(shè)�(jì)及技�(shù)要求,無(wú)法簡(jiǎn)單地將分立器件的封裝用于LED� LED的核心發(fā)光部分是由p型和n型半�(dǎo)體構(gòu)成的pn�(jié)管芯,當(dāng)注入pn�(jié)的少�(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí),就�(huì)�(fā)出可�(jiàn)光,紫外光或近紅外光。但pn�(jié)區(qū)�(fā)出的光子是非定向�,即向各�(gè)方向�(fā)射有相同的幾�,因�,并不是管芯�(chǎn)生的所有光都可以釋放出�(lái),這主要取決于半導(dǎo)體材料質(zhì)�、管芯結(jié)�(gòu)及幾何形狀、封裝內(nèi)部結(jié)�(gòu)與包封材�,應(yīng)用要求提高LED的內(nèi)、外部量子效率。常�(guī)Φ5mm型LED封裝是將邊長(zhǎng)0.25mm的正方形管芯粘結(jié)或燒�(jié)在引線架�,管芯的正極通過(guò)球形接觸�(diǎn)與金�,鍵合為�(nèi)引線與一條管腳相�,負(fù)極通過(guò)反射杯和引線架的另一管腳相�,然后其頂部用環(huán)氧樹(shù)脂包��

  反射杯的作用是收集管芯側(cè)靀界面發(fā)出的�,向期望的方向角�(nèi)�(fā)�。頂部包封的�(huán)氧樹(shù)脂做成一定形狀,有這樣幾種作用:保�(hù)管芯等不受外界侵蝕;采用不同的形狀和材料性質(zhì)(摻或不摻散色�),起透鏡或漫射透鏡功能,控制光的發(fā)散角;管芯折射率與空氣折射率相關(guān)太大,致使管芯內(nèi)部的全反射臨界角很小,其有源層產(chǎn)生的光只有小部分被取�,大部分易在管芯�(nèi)部經(jīng)多次反射而被吸收,易�(fā)生全反射�(dǎo)致過(guò)多光損失,選用相�(yīng)折射率的�(huán)氧樹(shù)脂作�(guò)�,提高管芯的光出射效率。用作構(gòu)成管殼的�(huán)氧樹(shù)脂須具有耐濕�,絕緣性,�(jī)械強(qiáng)�,對(duì)管芯�(fā)出光的折射率和透射率高。選擇不同折射率的封裝材�,封裝幾何形狀�(duì)光子逸出效率的影響是不同�,發(fā)光強(qiáng)度的角分布也與管芯結(jié)�(gòu)、光輸出方式、封裝透鏡所用材�(zhì)和形狀有關(guān)。若采用尖形�(shù)脂透鏡,可使光集中到LED的軸線方�,相�(yīng)的視角較?。蝗绻敳康�?shù)脂透鏡為圓形或平面�,其相應(yīng)視角將增�� 一般情況下,LED的發(fā)光波�(zhǎng)隨溫度變化為0�2-0�3nm/℃,光譜寬度隨之增�,影響顏色鮮艷度�

  另外,當(dāng)正向電流流經(jīng)pn�(jié),發(fā)熱性損耗使�(jié)區(qū)�(chǎn)生溫�,在室溫附近,溫度每升高1℃,LED的發(fā)光強(qiáng)度會(huì)相應(yīng)地減�1%左�,封裝散�;時(shí)保持色純度與�(fā)光強(qiáng)度非常重要,以往多采用減少其�(qū)�(dòng)電流的辦法,降低�(jié)�,多�(shù)LED的驅(qū)�(dòng)電流限制�20mA左右。但是,LED的光輸出�(huì)隨電流的增大而增�,目前,很多功率型LED的驅(qū)�(dòng)電流可以�(dá)�70mA�100mA甚至1A�(jí),需要改�(jìn)封裝�(jié)�(gòu),全新的LED封裝�(shè)�(jì)理念和低熱阻封裝�(jié)�(gòu)及技�(shù),改善熱特性。例�,采用大面積芯片倒裝�(jié)�(gòu),選用導(dǎo)熱性能好的銀�,增大金屬支架的表面�,焊料凸�(diǎn)的硅載體直接裝在熱沉上等方法。此外,在應(yīng)用設(shè)�(jì)�,PCB線路板等的熱�(shè)�(jì)、導(dǎo)熱性能也十分重�� �(jìn)�21世紀(jì)�,LED的高效化、超高亮度化、全色化不斷�(fā)展創(chuàng)新,�、橙LED光效已達(dá)�100Im/W,綠LED�501m/W,單只LED的光通量也達(dá)到數(shù)十Im�

  LED芯片和封裝不再沿龔傳�(tǒng)的設(shè)�(jì)理念與制造生�(chǎn)模式,在增加芯片的光輸出方面,研�(fā)不僅僅限于改變材料內(nèi)雜質(zhì)�(shù)�,晶格缺陷和位錯(cuò)�(lái)提高�(nèi)部效�,同�(shí),如何改善管芯及封裝�(nèi)部結(jié)�(gòu),增�(qiáng)LED�(nèi)部產(chǎn)生光子出射的幾率,提高光�,解決散熱,取光和熱沉優(yōu)化設(shè)�(jì),改�(jìn)光學(xué)性能,加速表面貼裝化SMD�(jìn)程更是產(chǎn)�(yè)界研�(fā)的主流方��

影響

  �(fā)光二極管(LED)誕生至今.已�(jīng)�(shí)�(xiàn)了全彩化和高亮度化,并在�(lán)光LED和紫光LED的基�(chǔ)上開(kāi)�(fā)了白光LED.它為人�(lèi)照明史又帶來(lái)了一次飛�。與自熾燈和熒光燈相�,LED以其體積�,全固態(tài),長(zhǎng)壽命,環(huán)�,省電等一系列�(yōu)�(diǎn),已廣泛用于汽車(chē)照明、裝飾照�、手�(jī)閃光�、大中尺寸,即NB和LCD.TV等顯示屏光源模塊�。已�(jīng)成為2l世紀(jì)�(fā)展前景的高技�(shù)�(lǐng)域之一LED是一種注入電致發(fā)光器件.由Ⅲ~Ⅳ 族化合物,如磷化�(GaP)、磷砷化�(GaAsP)等半�(dǎo)體制� 在~I-DN電場(chǎng)作用下.電子與空穴的輻射�(fù)合而發(fā)生的電致作用將一部分能量�(zhuǎn)化為光能� 即量子效�(yīng),而無(wú)輻射�(fù)合產(chǎn)生的晶格振蕩將其余的能量�(zhuǎn)化為熱能。目前,高亮度白光LED在實(shí)�(yàn)室中已經(jīng)�(dá)�1001m/W 的水��501m/w 的大功率白光LED也已�(jìn)入商�(yè)�,單�(gè)LED器件也從起初的幾毫瓦一躍達(dá)到了1�5kW。對(duì)大于1W �(jí)的大功率LED而言,目前的電光�(zhuǎn)換效率約�15�,剩余的85%轉(zhuǎn)化為熱能.而芯片尺寸僅�1mm×1mm�2�5mm~2�5mm.意即芯片的功率密度很大 與傳�(tǒng)的照明器件不�,白光LED的發(fā)光光譜中不包含紅外部分.所以其熱量不能依靠輻射釋放。因�,如何提高散熱能力是大功率LED�(shí)�(xiàn)�(chǎn)�(yè)化亟待解決的�(guān)鍵技�(shù)難題之一l�

  2 熱效�(yīng)�(duì)大功率LED的影�

  �(duì)于單�(gè)LED而言.如果熱量集中在尺寸很小的芯片內(nèi)而不能有效散出.則會(huì)�(dǎo)致芯片的溫度升高.引起熱�(yīng)力的非均勻分布、芯片發(fā)光效率和熒光粉激射效率下�。研究表�,當(dāng)溫度超過(guò)一定值時(shí).器件的失效率將呈指�(shù)�(guī)律攀升.元件溫度每上�2�,可靠性將下降l0%l2。為了保證器件的壽命,一般要求pn�(jié)的結(jié)溫在110℃以�。隨著pn�(jié)的溫升.白光LED器件的發(fā)光波�(zhǎng)將發(fā)生紅移據(jù)�(tǒng)�(jì)資料表明.在100℃的溫度下.波長(zhǎng)可以紅移4�9 nm.從而導(dǎo)致YAG熒光粉吸收率下降,總的發(fā)光強(qiáng)度會(huì)減少,白光色度變差。在室溫附近,溫度每升高l℃.LED的發(fā)光強(qiáng)度會(huì)相應(yīng)減少l%左右.�(dāng)器件從環(huán)境溫度上升到l20℃時(shí).亮度下降多�(dá)35%。當(dāng)多�(gè)LED密集排列組成白光照明系統(tǒng)�(shí).熱量的耗散�(wèn)題更�(yán)�。因此解決散熱問(wèn)題已成為功率型LED�(yīng)用的先決條件�

  3 �(guó)�(nèi)外的研究�(jìn)�

  針對(duì)高功率LED的封裝散熱難題.�(guó)�(nèi)外的器件�(shè)�(jì)者和制造者分別在�(jié)�(gòu)、材料以及工藝等方面�(duì)器件的熱系統(tǒng)�(jìn)行了�(yōu)化設(shè)�(jì)。例如。在封裝�(jié)�(gòu)�,采用大面積芯片倒裝�(jié)�(gòu)、金屬線路板�(jié)�(gòu)、導(dǎo)熱槽�(jié)�(gòu)、微流陣列結(jié)�(gòu)�;在材料的選取方面,選擇合適的基板材料和粘貼材料,用硅樹(shù)脂代替環(huán)氧樹(shù)��

  3�1 封裝�(jié)�(gòu)

  為了解決高功率LED的封裝散熱難題,�(guó)際上�(kāi)�(fā)了多種結(jié)�(gòu),主要有�

  (1)硅基倒裝芯片(FCLED)�(jié)�(gòu)

  傳統(tǒng)的LED采用正裝�(jié)�(gòu),上面通常涂敷一層環(huán)氧樹(shù)脂.下面采用�(lán)寶石作為襯底。由于環(huán)氧樹(shù)脂的�(dǎo)熱能力很�。藍(lán)寶石又是熱的不良�(dǎo)�,熱量只能靠芯片下面的引腳散�,因此前后兩方面都造成散熱困難.影響了器件的性能和可靠��

  2001年.LumiLeds公司研制出了A1GaInN功率型倒裝芯片�(jié)�(gòu)。圖1示出芯片的正裝結(jié)�(gòu)和倒裝�(jié)�(gòu)�(duì)� LED芯片通過(guò)凸點(diǎn)倒裝連接到硅基上。這樣.大功率LED�(chǎn)生的熱量不必�(jīng)由芯片的�(lán)寶石襯底.而是直接傳到熱導(dǎo)率更高的硅或陶瓷襯底,再傳到金屬底座,由于其有源�(fā)熱區(qū)更接近于散熱體.因此可降低內(nèi)部熱沉熱阻[21。這種�(jié)�(gòu)的熱阻理論計(jì)算可�(dá)�1�34K/W.實(shí)際已作到6~8K/W,出光率也提高了60%左右。但�,熱阻與熱沉的厚度是成正比的.因此受硅片�(jī)械強(qiáng)度與�(dǎo)熱性能所�。很難通過(guò)減薄硅片�(lái)�(jìn)一步降低內(nèi)部熱沉的熱阻,這就制約了其傳熱性能的�(jìn)一步提��

  (2)金屬線路板結(jié)�(gòu)

  金屬線路板結(jié)�(gòu)利用鋁等金屬具有的熱傳導(dǎo)性質(zhì).將芯片封裝到覆有幾毫米厚的銅電極的PCB板上,或者將芯片封裝在金屬夾芯的PCB板上.然后再封裝到散熱片�,以解決LED因功率增大所帶來(lái)的散熱問(wèn)�。采用該�(jié)�(gòu)能獲得良好的散熱特性,并大大提高了LED的輸入功�。美�(guó)UOE公司的Norlux系列LED.將已封裝的�(chǎn)品組裝在帶有鋁夾層的金屬芯PCB板上.其中PCB板用作對(duì)LED器件�(jìn)行電極連接布線.鋁芯夾層作為熱沉散�。圖2示出金屬線路板結(jié)�(gòu)。其缺陷在于,夾層中的PCB板是熱的不良�(dǎo)體.它會(huì)阻礙熱量的傳�(dǎo)。據(jù)研究,將OSRAM公司的Golden Dragon系列白光LED芯片LW W5SG倒裝在一�3ram~3mm.且水平放置的金屬線路板�,在LED器件與金屬線路板之間涂敷1898In—Sil一8熱接口材料,其系�(tǒng)熱阻約為66�12K/Wt��

  (3)微泵浦結(jié)�(gòu)

  2006年Sheng Liu等人通過(guò)在散熱器上安裝一�(gè)微泵浦系�(tǒng),解決了LED的散熱問(wèn)題,并發(fā)�(xiàn)其散熱性能�(yōu)于散熱管和散熱片。在封閉系統(tǒng)�,水在微泵浦的作用下�(jìn)入了LED的底板小槽吸�,然后又回到小的水容器中,再通過(guò)�(fēng)扇吸�。圖3示出這種微泵浦結(jié)�(gòu)。它能將外部熱阻降為O�192K/W.并能�(jìn)行封裝[41。這種微泵�(jié)�(gòu)的制冷性較好.但如前兩種結(jié)�(gòu)一�,若�(nèi)部接口的熱阻很大,則其熱傳導(dǎo)就會(huì)大打折扣.而且�(jié)�(gòu)也嫌�(fù)��

  3�2 封裝材料

  確定封裝�(jié)�(gòu)后.可通過(guò)選取不同的材料�(jìn)一步降低系�(tǒng)熱阻,提高系�(tǒng)�(dǎo)熱性能。目�,國(guó)�(nèi)外常針對(duì)基板材料、粘貼材料和封裝材料�(jìn)行擇�(yōu)�

  (1)基板材料

  �(duì)于大功率的LED而言,為了解決芯片材料與散熱材料之間因熱膨脹失配造成電極引線斷裂的問(wèn)題.可選用陶瓷、Cu/Mo板和Cu/W板等合金作為散熱材料,但這些合金的生�(chǎn)成本�(guò)高,不利于大�(guī)�、低成本生產(chǎn)。選用導(dǎo)熱性能好的鋁板、銅板作為散熱基板材料是�(dāng)前的研究重點(diǎn)之一圈�

  (2)粘貼材料

  選用合適的芯片襯底粘貼材料.并在批量生產(chǎn)工藝中保證粘貼厚度盡�?。@�(duì)保證器件的熱�(dǎo)特性是十分重要的。通常選用�(dǎo)熱膠、導(dǎo)電型銀漿和錫漿�3種材料�(jìn)行粘�。導(dǎo)熱膠雖有較低的硬化溫�(<150~C),但�(dǎo)熱特性較�;導(dǎo)電型銀漿粘貼的硬化溫度一般低�200~C,既有良好的熱導(dǎo)特性.又有較好的粘貼強(qiáng)�,但因銀漿在提升亮度的同�(shí)�(huì)�(fā)熱,且含鉛等有毒金屬,因此并不是粘貼材料的選擇。與前兩者相�,導(dǎo)電型錫漿的熱�(dǎo)特性是3種材料中�,導(dǎo)電性能也非常優(yōu)��

  (3)�(huán)氧樹(shù)�

  �(huán)氧樹(shù)脂作為L(zhǎng)ED器件的封裝材料。具有優(yōu)良的電絕緣性能、密著性和介電性能,但�(huán)氧樹(shù)脂具有吸濕�,易老化,耐熱性差,高溫和短波光照下易變色,而且在固化前有一定的毒�,故�(duì)LED器件的壽命造成影響。目前許多LED封裝�(yè)者改用硅�(shù)脂和陶瓷代替�(huán)氧樹(shù)脂作為封裝材�,以提高LED的壽��

  3�3 � �(jié)

  總的�(lái)�(shuō).具有低熱阻、良好散熱能力以及低�(jī)械應(yīng)力的新式封裝�(jié)�(gòu)是封裝體的技�(shù)�(guān)�。不同的�(jié)�(gòu)和材料都需要解決芯片結(jié)到外延層、外延層到封裝基�、封裝基板到冷卻裝置�3�(gè)�(huán)節(jié)的散熱問(wèn)�。由�3�(gè)�(huán)節(jié)�(gòu)成的固態(tài)照明光源熱傳�(dǎo)通道.其中出�(xiàn)任何一�(gè)薄弱�(huán)節(jié)都會(huì)使LED光源毀于一�。結(jié)�(diǎn)到周?chē)h(huán)境的熱傳�(dǎo)方式有傳�(dǎo)、對(duì)流、輻�3�。意�,要想將功率LED的散熱性能和可靠性提升到.這三�(gè)�(huán)節(jié)都要采用熱導(dǎo)系數(shù)高的材料�

  4 �(fā)展趨�(shì)

  目前.很多功率型LED的驅(qū)�(dòng)電流都能�(dá)�70mA,lOOmA甚至lA�(jí)。隨著工作電流的加大,解決散熱問(wèn)題己成為大功率LED�(shí)�(xiàn)�(chǎn)�(yè)化的先決條件。根�(jù)上述LED器件的散熱環(huán)節(jié).從以下幾方面對(duì)提高大功率LED的散熱性能�(jìn)行了研究�

  (1)LED�(chǎn)生熱量的多少取決于內(nèi)量子效應(yīng)。在氮化鎵材料的生長(zhǎng)�(guò)程中,改�(jìn)材料�(jié)�(gòu).優(yōu)化生�(zhǎng)參數(shù),獲得高�(zhì)量的外延�,提高器件內(nèi)量子效率,從根本上減少熱量的�(chǎn)生,加快芯片�(jié)到外延層的熱傳導(dǎo)�

  (2)選擇以鋁基為主的金屬芯印刷電路板(MC—PCB)、陶�、DBC、復(fù)合金屬基板等�(dǎo)熱性能好的材料作襯�,以加快熱量從外延層向散熱基板散�(fā)。通過(guò)�(yōu)化MCPCB板的熱設(shè)�(jì).或?qū)⑻沾芍苯咏壎ㄔ诮饘倩迳闲纬山饘倩蜏責(zé)Y(jié)陶瓷(LTCC—M)基板,以獲得熱導(dǎo)性能好.熱膨脹系�(shù)小的襯底�

  (3)為了使襯底上的熱量更迅速地?cái)U(kuò)散到�?chē)h(huán)境.通常選用�、銅等導(dǎo)熱性能好的金屬材料作為散熱�。再加裝�(fēng)扇和回路熱管等強(qiáng)制制冷。無(wú)論從成本還是外觀的角度來(lái)看.LED照明都不宜采用外部冷卻裝置。因此根�(jù)能量守恒定律,利用壓電陶瓷作為散熱器,把熱量�(zhuǎn)化成振動(dòng)方式直接消耗熱能將成為未來(lái)研究的重�(diǎn)之一�

  (4)�(duì)于大功率LED器件而言,其總熱阻是pn�(jié)到外界環(huán)境熱路上幾�(gè)熱沉的熱阻之�,其中包括LED本身的內(nèi)部熱沉熱�、內(nèi)部熱沉到PCB板之間的�(dǎo)熱膠的熱�、PCB板與外部熱沉之間的導(dǎo)熱膠的熱阻、外部熱沉的熱阻�,傳熱回路中的每一�(gè)熱沉都會(huì)�(duì)傳熱造成一定的阻礙,因此經(jīng)�(guò)�(zhǎng)期研究認(rèn)�。減少內(nèi)部熱沉數(shù)量,并采用薄膜工藝將必不可少的接口電極熱�、絕緣層直接制作在金屬散熱器上.能夠大幅度降低總熱阻.這種技�(shù)有可能成為今后大功率LED散熱封裝的主流方��

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