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3 个角度分析COB技术的LED散热性能

2015-11-10 作者:祁姝琪 来源:广东LED 浏览量: 网友评论: 0

摘要: 本文重点从封装角度对LED的散热性能进行热分析,并进行热设计。采用COB技术,直接将LED芯片封装在铝基板上,缩短了热通道和热传导的距离,从而降低了LED的结温,设计出一种基于COB技术的LED。分析其等效热阻网络,比较不同封装方法对整个LED器件散热性能的影响,并进行红外热像图分析。

  3.1 LED的散热

  LED的散热性能参数主要是指结温和热阻。LED的结温是指PN结的温度,LED的热阻一般是指PN结到外壳表面之间的热阻。结温是直接影响LED工作性能的参数,热阻则是表示LED散热性能好坏的参数。热阻越小,LED的热量越容易从PN结传导出来,LED的结温越低,LED的持续光效越高,寿命也越长。

  当LED的PN结温度升高时,会导致LED的正向导通压降减小,意味着一旦回路中的LED出现过度温升,PN结对此的响应会使LED的温度进一步升高,如果LED芯片的温度超过一定值,整个LED器件就会损坏,这一温度值即临界温度。不同封装材料的LED的临界温度不同,即使是同一材料,封装工艺等因素也会影响临界温度。与传统光源不同的是,印制电路板既是LED的供电载体,同时也是散热载体。因此,印制电路板的散热设计(包括焊盘设置、布线和镀层等)对LED的散热性能尤为重要。

  3.2 封装工艺对散热性能的影响

  目前市场上对LED芯片的封装以单颗封装为主,单颗封装如仅应用在1~4颗LED散光灯,散光灯点亮时间短暂,故热累积现象不明显。如应用在日光灯上,要紧密排列并较长时间点亮,因此在有限的散热空间内难以及时地将这些热排除于外。

  LED芯片的特点是在极小的体积内产生极高的热量。而LED本身的热容量很小,所以必须以最快的速度把这些热量传导出去,否则就会产生很高的结温。

  虽然LED芯片架构与原物料是影响LED热阻大小的因素之一,减少LED本身的热阻是先期条件,但毕竟对改善散热能力影响有限,所以通过选择适当的LED封装工艺技术成为对LED进行散热设计的主要方法。表1列出的是市场上常见的几种不同封装工艺LED的热阻。

  可见采用COB技术封装的LED相比于其他封装工艺热阻最小。

  3.3 材料对散热性能的影响

  封装工艺确定后,通过选取不同的材料进一步降低LED器件的热阻,提高LED的散热性能。目前国内外常针对基板材料、粘结材料和封装材料进行择优选择。

  不同导热系数的基板材料,如铜、铝等对于LED热阻大小的影响很大,因此选取合适的基板也是降低LED元件热阻的方法之一。表2为采用不同材料制成基板的性能对比,综合看来,铝基板最佳,具有高热导率、抗腐蚀、成本低等优点。

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