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高功率白光LED芯片的散热问题
作者:    来源:    时间:2015-01-12 17:28:26浏览量:

封装材料和萤光材料的重要性增加

但如果期望用来作为LCD TV背光应用的话,那麽需要克服的问题就会更多了,因为LCD TV的连续使用时间都是长达数个小时,甚至10几个小时,所以,由于这样长时间的使用情况下,拿来作为背光的白光LED就必须拥有不会因为连续使用而产生亮度衰减的情况。

目前已发表的高功率的白光LED,它的发光功率是一个低功率白光LED亮度的数十倍,所以期望利用高功率白光LED来代替萤光灯作为照明设备的话,有一个必须克服的困难就是亮度递减的情况。

例如,白光LED长时间连续使用1W的电力情况下,会造成连续使用后半段时间的亮度逐渐降低的现象,当然,不是只有高功率白光LED才会出现这样的情况,低功率白光LED也会存在这样的问大电流电感题,只不过是因为,低功率白光因为应用的产品不同,所以,并不会因此特别突显出这样的困扰。

使用的电流愈大,当然所获得的亮度就愈高,这是一般对于LED能够达到高亮度的观念,不过,因为所使用的电流增加,因此所带来的缺点是,封装材料是否能够承受这样的长时间的因为电流所产生的热,也因为这样的连续使用,往往封装材料的热抵抗会降到10k/w以下。

高功率LED的发热量是低功率LED的数十倍,因此,会出现随着温度上升,而出现发光功率降低的问题,所以在能够抗热性高封装材料的开发上,就相对显的非常重要。

或许在20~30lm/W以下的LED,这些问题都不存在,但是,一旦面临60lm/w以上的高发光功率LED的时候,就不得不需要想办法解决的,因为,热效应所带来的影响,绝对不会仅仅只有LED本身,而是会对整体应用产品带来困扰,所以,LED如果能够在这一方面获得解决的话,那麽,也可以减轻应用产品本身的散热负担。

因此,在面对不断提高电流情况的同时,如何增加抗热能力,也是现阶段的急待被克服的问题,从各方面来看,除了材料本身的问题外,还包括从晶片到封装材料间的抗热性、导热结构、封装材料到PCB板间的抗热性、导热结构,及PCB板的散热结构等,这些都需要作整体性的考量。

例如,即使能够解决从一体电感晶片到封装材料间的抗热性,但因从封装到PCB板的散热效果不好的话,同样也是造成LED晶片温度的上升,出现发光效率下降的现象。所以,就像是松下就为了一体成型电感解决这样的问题,从2005年开始,便把包括圆形,线形,面型的白光LED,与PCB基板设计成一体,来克服可能因为出现在从封装到PCB板间散热中断的问题。

不过,并非所有的业者都像松下一样,把封装材料到PCB板间的抗热性都做了考量,因为各业者的策略关系,有的业者以基板设计的简便为目标,只针对PCB板的散热结构进行改良。

有相当多的业者,因为本身不生产LED的关系,所以只能在PCB板做一些研发,但仅此于止还是不够的,所以需要选择散热性良好的白光LED.能让PCB板上的用金属材料,能与白光LED封装中的散热槽紧密连接,完成让具有散热槽设计的高功率白光LED与PCB板连接,达到散热的能力。

不过,这样看起来好像只是因为期望达到散热,而把简单的一件事情予以复杂化,到底这样是不是符合成本和扼流电感进步的概念,以今天的应用层面来说,很难做一个判断,不过,实际上是有一些业者正朝向这方面做考量,例如Citizen在2004年所发表的产品,就是能够从封装上厚度为2~3mm的散热槽向外散热,提供应用业者能够因为使用了具有散热槽的高功率白光LED,能让PCB板的散热设计得以发挥。

封装材料的改变 提高白光LED寿命达原先的4倍

当然发热的问题不是只会对亮度表现带来影响,同时也会对LED本身的寿命出现挑战,所以在这一部份,LED不断的开发出封装材料来因应,持续提高中的LED亮度所产生的影响。

过去用来作为封装材料的环氧树脂,耐热性比较差,可能会出现的情况是,在扁平型电感LED晶片本身的寿命到达前,环氧树脂就已经出现变色的情况,因此,为了提高散热性,而必须让更多的电流获得释放,这一个架构这是相当的重要。扁平线圈电感制造厂

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