浅析大功率LED散热封装技术
发布时间:2014-3-7 消息来源:天琢照明
与自炽灯和荧光灯相比,LED以其体积小,全固态,长命命,环保,省电等一系列优点,已广泛用于汽车照明、扮饰照明、电话闪光灯、大中尺寸,即NB和LCD。
发光二极管(LED)诞生至今,已经实现了全彩化和高亮度化,并在蓝光LED和紫光LED的基础上开发了白光LED。它为人的总称照明史又带来了一次奔腾。已经成为2l百年最具发展前景的高技术范畴之一LED是一种注入电致发光器件。由Ⅲ~Ⅳ族化合物,如磷化镓(GaP)、磷砷化镓(GaAsP)等半导体制成在~I-DN电场作用下。电子与空穴的辐射复合而发生的电致作用将一部分能量转化为光能。即量子效应,而无辐射复合孕育发生的晶格振动将其余的能量转化为热能。今朝,高亮度白光LED在实验室中已经达到1001m/W的水平,501m/w的大功率白光LED也已步入商业化,单个LED器件也从起初的几毫瓦一跃达到了1、5kW。
对大于1W级的大功率LED而言,今朝的电光转换效率约为15%,剩余的85%转化为热能。而芯片尺寸仅为1mm×1mm~2.5mm~2.5mm。意即芯片的功率密度很大与传统的照明器件不同,白光LED的发光光谱中不包含红外部分。以是其热能不能依靠辐射释放。因此,如何提高散热能力是大功率LED实现产业化亟待解决的关键技术难题之一。
热效应对大功率LED的影响
对于单个LED而言。如果热能集中在尺寸很小的芯片内而不能有效散出。则会导致芯片的温度升高。引起热应力的非匀称分布、芯片发光效率和荧光粉激射效率下降。研究表明,当温度超过一定值时。器件的失效率将呈指数规律爬升。元件温度每上升2℃,可靠性将下降l0%l。为了保证器件的寿命,一般要求pn结的结温在110℃以下。跟着pn结的温升。白光LED器件的发光波长将发生红移据计数资料表明。在100℃的温度下。波长可以红移4~9nm。从而导致YAG荧光粉吸收率下降,总的发光强度会削减,白光色度变差。在室温相近,温度每升高l℃。LED的发光强度会相应削减l%左右。当器件从环境温度上升到l20℃时。亮度下降多达35%。当多个LED密集摆列构成白光照明系统时。热能的耗散需要别人解答的题目更严重。因此解决散热需要别人解答的题目已成为功率型LED应用的先决条件。
国内外的研究进展
针对高功率LED的封装散热难题。国内外的器件预设者和制造者分别在布局、材料和工艺等方面对器件的热系统进行了优化预设。例如,在封装布局上,接纳大面积芯片倒装布局、金属线路板布局、导热槽布局、微流阵列布局等;在材料的选取方面,选择合适的基板材料和粘附材料,用硅树脂代替环氧树脂。