LED照明散热研究进展

LED由于具有工作电压低、耗电量小、发光效率高、结构牢固、重量轻、体积小、成本低等众多优点,必将成为未来一般照明市场的主要光源。但散热问题一直是阻扰LED发展的瓶颈。本文从内部封装散热和外部散热方式两个方面介绍了LED的散热状况。低热阻、散热良好的封装结构是LED散热的关键,性能优良的封装材料则可以很好改善LED的散热性能。在增强封装散热的同时,努力提高外部散热方式

第4 0卷第 8期21 0 2年 4月

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G a g h u C e c lI d s y u n z o h mia n u t r

L D照明散热研究进展 E黄磊，陈洪林

(州大学化工与能源学院节能技术研究中心，河南郑州 4 00 )郑 50 1摘要：E L D由于具有工作电压低、耗电量小、发光效率高、结构牢固、重量轻、体积小、成本低等众多优点，必将成为未来一般照明市场的主要光源。但散热问题一直是阻扰 L D发展的瓶颈。本文从内部封装散热和外部散热方式两个方面介绍了 L D的散热 E E状况。低热阻、散热良好的封装结构是 L D散热的关键， E性能优良的封装材料则可以很好改善 L D的散热性能。在增强封装散热的 E同时，力提高外部散热方式可以提高散热效率。努

关键词：E; L D封装；散热；进展

中图分类号：N 1+ 8 T 32 .

文献标识码： A

文章编号：01 97(020— 06 0 10— 67 21)8 02— 5

Ne De eo w v lpm e to s a c n H e tDispa i n o n fRe e r h o a si to fLEDs Lihtng g iHUANG e,CHEN n— ln Li Ho g i

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sl t c r, i t egt s a o m n w cs, E ea etema rih suc f e e l i t gmakt n oi s ut e l h i, m lvl ea dl ot L D b cm j g t oreo n r g i r e i d r u g w h l u o h ol g

a lh n t u u e hef t r .Ho v r ED e tma g me tp o l m st e b t e e k f rt e LED e eo me t h h r lc nd t n we e,L h a na e n r b e wa h o t n c o h l d v lp n .T e t e ma o i o s i o fLED r m h a k g tu t e a d e tr a o l g meh d r r s n e .Lo t e a e it n e a o d h a s fo t e p c a e sr cur n x e n lc o i t o swe e p e e t d n w h r lr ssa c nd g o e tdi- m sp t n LED a k g tu t r st y tc n l g fL iai o p c a esr c u ewa heke e h oo o ED a isp t n.Pa k gn traswih e c le r p r y he td si a i o c a i g ma ei t x elntp o e - l te s v r mp r t n o i r v h o l e fr a c .Th n a c d c oi g pa k g a mp o e t e c o i g ef— i swa e y i e oa tt mp o e t e c o i p ro ng m ne e e h n e o l c a e c n i r v h o ln f n i ce c ft x ena o ln t o s i n y o he e tr l c oi g meh d . Ke r s:LED;p c a e;c oi g t c n lg;pr g e s y wo d ak g o ln e h o o y o r s

L D是发光二极管 ( i t mtn i e的简称。是一种 E Lg iigDo ) hE t d可以将电能转化成光能的电子元件。L D作为继白炽灯、光 E荧灯、高强度气体灯之后的第四代光源，属于全固体冷光源。与传统光源相比 L D具有体积小、 E重量轻、结构坚固、且工作电压而低、使用寿命长、节能环保等优点…。 L D作为光电器件， E其工作过程中仅有 1%一 0 0 2%的电能转换成光能，的电能几乎都转换成热能，芯片面积较小，其余且随着输入功率的增加，芯片上累积的热量将越来越多，因此散热问题是 L D封装必须解决的关键问题， E也是近年来的研究热点。结温是衡

量 L D封装散热性能的一个重要技术指标， E当结温上升超过最大允许温度时(一般为 10 o, 5 C)大功率 L D会因过热而损坏。 E 因此在大功率 L D灯具设计中，主要的设计工作就是散热设 E最计。散热问题也是限制 L D发展的瓶颈。总体来说，E E L D的散热方法主要有两种：一是通过 L D的内部封装结构及封装材料的改进， E

之间的导热连接良好，免在导热通道中产生散热瓶颈，避确保热量从内到外层层散发。

1 1封装结构 .为了解决高功率 L D的封装散热难题，内外上开发了多 E国种结构。20 0 1年，u L d公司研制出了 A1 an功率型倒装 L mies G N l芯片结构，如图 1示。所P型电板\ 金属化电流扩展层

鞴

板图 1芯片的正装结构和倒装结构对比

降低内部热阻；二是通过降低外部热阻，来提高外部的散热效率。

与传统结构相比，装焊芯片结构使器件产生的热量不必倒

经由蓝宝石衬底，而是直接由焊接层传导至 s衬底， i再经 s衬 i底和粘结材料传导至金属底座。由于 s材料的热导率较高， i可有效降低器件的热阻，提高其散热能力。但是，由于热阻与热沉的厚度是成正比的，因此受硅片机械强度与导热性能所限，难很通过减薄硅片来进一步降低内部热沉的热阻，这就制约了其传热性能的进一步提高。L o2 u I等人提出了一种微泵结构。如图 2

1封装散热 封装主要从封装结构和封装材料人手，用低热阻封装结采构及技术。首先所选择的基板、结材料和封装材料等热阻要粘低；次结构设计要合理，材料间的导热性能连续匹配，料其各材作者简介：黄磊 (9 5一)男，士研究生。 18,硕