大功率LED節(jié)能類利用導(dǎo)熱硅膠片、硅脂的散熱結(jié)構(gòu)和原理解析
2019-05-22(9943)次瀏覽
因?yàn)長ED燈具的核心部位是PN結(jié)(采用不同的摻雜工藝，通過擴(kuò)散作用，將P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體制作在同一塊半導(dǎo)體基片上，在它們的交界面就形成空間電荷區(qū)稱為PN結(jié))而光能在PN結(jié)和環(huán)氧樹脂/硅膠內(nèi)部被吸收片轉(zhuǎn)化熱能，這種熱量是對燈具產(chǎn)生巨大副作用,會使得LED燈具內(nèi)部溫度越來越高，亮度越來越低，壽命越來越短,所以良好的散熱是LED燈具保持恒亮和延長壽命的保證。
接下來介紹一下大功率LED封裝結(jié)構(gòu) ：
因?yàn)榇蠹覍ED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(fā)光強(qiáng)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(shè)計(jì)出更能滿足客戶需求的封裝結(jié)構(gòu)，從而提高LED外部的光利用率。
不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ED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(qiáng)分布有不同的要求。這不但需要上游芯片廠開發(fā)新半導(dǎo)體材料, 提高芯片制作工藝, 設(shè)計(jì)出滿足要求的芯片, 而且對下游封裝廠提出更高要求, 設(shè)計(jì)出滿足一定光強(qiáng)分布的封裝結(jié)構(gòu), 提高LED外部的光利用率。
現(xiàn)有的散熱技術(shù)由以下幾個部分組成：散熱鋁型材, 導(dǎo)熱硅膠片或者導(dǎo)熱硅脂, 導(dǎo)熱陶瓷片、絕緣矽膠片LED燈組成部分,電極，LED底座,LED的PN結(jié)
導(dǎo)熱硅膠其散熱過程是：從LED的PN結(jié)發(fā)出來的熱源經(jīng)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導(dǎo)熱硅膠片或者是導(dǎo)熱硅脂，再將熱量傳導(dǎo)至散熱鋁板上散發(fā)出去，這樣整個的散熱環(huán)節(jié)就完成了。
一般來說，LED燈的底座的導(dǎo)熱系數(shù)約為80W/m.k; 敷銅層的導(dǎo)熱系數(shù)為400W/m.k, 鋁板的系為大概為：Iw/m.k,LED燈具導(dǎo)熱硅膠墊片或者導(dǎo)熱硅脂的導(dǎo)熱系為一般在0.8~5.0W/m.k,越靠近LED的PN結(jié)，熱流密度就越高，這樣，且導(dǎo)熱硅膠片/導(dǎo)熱硅脂已經(jīng)有鋁板橫向?qū)峋鶞亓耍^緣層的熱流密度高出導(dǎo)熱硅脂的熱流密度，從而可以看出散熱的最困難的是鋁板的絕緣層.
既然散熱最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，再在裸露的鋁板上沉鋅，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(jīng)過加工，鍍層附著力強(qiáng)，導(dǎo)熱好，經(jīng)過鍍層工藝后再把LED焊接到鋁板上。焊接完成后， LED的PN結(jié)發(fā)出的熱量經(jīng)過LED底座到錫膏焊接塊再到鋁板再經(jīng)過LED燈具導(dǎo)熱硅膠墊片或者導(dǎo)熱硅脂將熱量傳導(dǎo)到散熱鋁型材再散發(fā)于空氣中.因去除了導(dǎo)熱系數(shù)非常小的絕緣層后，散熱效果大大增強(qiáng)， 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(wěn)定性，
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