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大功率節能燈具用LED導熱硅膠片散熱分析

發布時間:2020-06-23
大功率節能燈具用LED導熱硅膠片散熱分析
    現在大多數LED燈具的發光部位采用的是PN結(采用不同的摻雜工藝,通過擴散作用,將P型半導體與N型半導體制作在同一塊半導體基片上,在P型和N型半導體交界面就形成空間電荷區稱為PN結)而光能在PN結和環氧樹脂/硅膠內部被吸收片轉化熱能,這種熱量是對燈具產生巨大副作用,會使得LED燈具內部溫度越來越高,亮度越來越低,壽命越來越短,所以要使LED燈具保持恒亮和延長壽命,就需要做好良好的散熱。
接下來介紹一下大功率LED封裝結構 :
    因為大家對LED光源的要求越來越高,除了對LED出光率、光色有著不同程度的要求之外,還對發光強度等方面也有不同的要求,為了滿足客戶需求,為了提高封裝工藝,那么各芯片廠家對封裝廠也提出了更高的要求,設計出更能滿足客戶需求的封裝結構,從而提高LED外部的光利用率。
    不同應用領域對LED光源提出更高要求, 除了對LED出光效率、光色有不同的要求, 而且對出光角度、光強分布有不同的要求。這不但需要上游芯片廠開發新半導體材料, 提高芯片制作工藝, 設計出滿足要求的芯片, 而且對下游封裝廠提出更高要求, 設計出滿足一定光強分布的封裝結構, 提高LED外部的光利用率。 
    現有的散熱技術由以下幾個部分組成:散熱鋁型材, LED導熱硅膠片或者導熱硅脂, 導熱陶瓷片、絕緣矽膠片LED燈組成部分,電極,LED底座,LED的PN結
    LED導熱硅膠片其散熱過程是:從LED的PN結發出來的熱源經過LED底座到錫膏焊接層再到敷銅層,透過絕緣層到散熱鋁板再到LED導熱硅膠片或者是導熱硅脂,再將熱量傳導至散熱鋁板上散發出去,這樣整個的散熱環節就完成了。
 
    一般來說,LED燈的底座的導熱系數約為80W/m.k; 敷銅層的導熱系數為400W/m.k, 鋁板的系為大概為:Iw/m.k,LED導熱硅膠片或者導熱硅脂的導熱系為一般在0.8~5.0W/m.k,越靠近LED的PN結,熱流密度就越高,這樣,且LED導熱硅膠片/導熱硅脂已經有鋁板橫向導熱均溫了,絕緣層的熱流密度高出導熱硅脂的熱流密度,從而可以看出散熱的很困難的是鋁板的絕緣層。
    既然散熱很困難的是鋁板上的絕緣層,那么就把敷銅層和絕緣層鉆孔去掉,這樣就可以將鋁基板露出來,再在露的鋁板上沉鋅,再在鋅面上鍍鎳,然后在鎳上鍍銅,然后再在銅上噴錫或者沉金,這樣經過加工,鍍層附著力強,導熱好,經過鍍層工藝后再把LED焊接到鋁板上。焊接完成后, LED的PN結發出的熱量經過LED底座到錫膏焊接塊再到鋁板再經過LED導熱硅膠片或者導熱硅脂將熱量傳導到散熱鋁型材再散發于空氣中。因去除了導熱系數非常小的絕緣層后,散熱效果大大增強, LED底座的溫度隨之得到下降, 從而延長了對LED燈具的壽命和穩定性。

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