《LED散熱器的選擇》
《LED散熱器的選擇》
LED作為新一代安全可靠、節能環保的綠色光源，具有耗電量少、發光效率高、穩定性好和壽命長等眾多優點，是目前照明產品中的熱點，但LED，特別是大功率LED的研發還面臨著一個比較重大的課題，即如何更好地解決散熱。
在LED中，由于外部量子效率的原因，有80～70的能量轉換為熱能，如果其熱量不能很好地散發出來，則LED的相對初溫率就會線性下降，進而髟響LED的可靠性和使用壽命。因此，解決散熱問題，成為大功率LED發展的一個關鍵所在。
目前，大功率LED的驅動電流都能達到300mA甚至1A級以上。根據上述LED器件的散熱環節，應從以下幾方面解決大功率LED的散熱問題：
1、LED產生熱量的多少取決于量子效應。在氮化鎵材料的生長過程中，應改進材料結構，優化生長參數，獲得高質量的外延片，提高器件內的量子效率，從根本上減少熱量的產生，加快芯片結到外延層的熱傳導。
2、選擇以鋁基為主的金屬芯印制電路板（MC-PCB）、陶瓷基板（DBC）、復合金屬基板等導熱性能好的材料作為襯底，以加快熱量從外延層向散熱基板散發。通過優化MC-PCB板的熱設計，或將陶瓷直接綁定在金屬基板上形成金屬基低溫燒結陶瓷（LTCC-M）基板，以獲得熱導性能好、熱膨脹系數小的襯底。
3、為了使襯底上的熱量迅速擴散到周圍環境，通常選用鋁、銅等導熱性能好的金屬材料作為散熱器，再加裝風扇和回路熱管等強制制冷。無論從成本還是外觀來看，LED照明都不宜采用外部冷卻裝置，因此根據能量守恒定律，利用壓電陶瓷作為散熱器，把熱量轉化成振動方式直接消耗熱能將成為未來研究的重點之一。
4、對于大功率LED器件而言，其總熱阻是PN結到外部環境熱路上幾個熱沉的熱阻之和，包括LED本身的內部熱沉熱阻、內部熱沉到PCB之間的導熱膠的熱阻、PCB與外部熱沉之間的導熱膠的熱阻、外部熱沉的熱阻等。傳熱回路中的每一個熱沉都會對傳熱造成一定的阻礙，因此減少內部熱沉數量，并采用薄膜工藝將必不可少的接口電極熱沉、絕緣層直接制作在金屬散熱器上，能夠大幅度降低總熱阻。
目前主要用到的散熱方法有以下三種：
1、簡式鰭片法。簡式鰭片法是目前經常使用的方式，其缺點是效率低，散熱能量有限。
2、傳統的主動式散熱法。傳統的主動式散熱法主要使用風扇進行強制的對流，其散熱效果比較好，但是需要額外功耗，因此系統的可靠性、穩定性下降，而且受惡劣環境的影響，它的性能也會發生變異。這種方案被采用得比較少。
3、傳統的熱管技術。傳統的熱管技術主要使用熱管，其散熱比較好，但是會導致成本增加，所以，目前使用得也不多。
通過改進LED的結構材料可以較好地解決LED的散熱問題。首先根據散熱的要求計算出燈具不同的功率所需要燈具散熱的表面，然后進行燈具在結構方面的設計，包括鰭片的高度、寬度等，燈具的尺寸等也要進行特殊的設計。
隨著功率的不斷加大，燈具散熱的需求也會不斷增加。新型熱管技術是未來的一個發展趨勢。作為傳統熱管技術的延伸，新型熱管技術也是依靠液體相變實現換熱的，其傳熱能力較燒結熱管提高20%～30%，具有傳熱效率高、結構簡單、成本低、適應性好、熱運輸距離遠等特點，是解決大功率LED燈散熱問題最為有效的解決方案。
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