现在大多数LED灯具的发光部位采用的是PN结(采用不同的掺杂工艺,通过扩散作用,将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体基片上,在P型和N型半导体交界面就形成空间电荷区称为PN结)而光能在PN结和环氧树脂/硅胶内部被吸收片转化热能,这种热量是对灯具产生巨大副作用,会使得LED灯具内部温度越来越高,亮度越来越低,寿命越来越短,所以要使LED灯具保持恒亮和延长寿命,就需要做好良好的散热。
接下来介绍一下大功率LED封装结构 :
因为大家对LED光源的要求越来越高,除了对LED出光率、光色有着不同程度的要求之外,还对发光强度等方面也有不同的要求,为了满足客户需求,为了提高封装工艺,那么各芯片厂家对封装厂也提出了更高的要求,设计出更能满足客户需求的封装结构,从而提高LED外部的光利用率。
不同应用领域对LED光源提出更高要求, 除了对LED出光效率、光色有不同的要求, 而且对出光角度、光强分布有不同的要求。这不但需要上游芯片厂开发新半导体材料, 提高芯片制作工艺, 设计出满足要求的芯片, 而且对下游封装厂提出更高要求, 设计出满足一定光强分布的封装结构, 提高LED外部的光利用率。
现有的散热技术由以下几个部分组成:散热铝型材, LED导热硅胶片或者导热硅脂, 导热陶瓷片、绝缘矽胶片LED灯组成部分,电极,LED底座,LED的PN结
LED导热硅胶片其散热过程是:从LED的PN结发出来的热源经过LED底座到锡膏焊接层再到敷铜层,透过绝缘层到散热铝板再到LED导热硅胶片或者是导热硅脂,再将热量传导至散热铝板上散发出去,这样整个的散热环节就完成了。
一般来说,LED灯的底座的导热系数约为80W/m.k; 敷铜层的导热系数为400W/m.k, 铝板的系为大概为:Iw/m.k,LED导热硅胶片或者导热硅脂的导热系为一般在0.8~5.0W/m.k,越靠近LED的PN结,热流密度就越高,这样,且LED导热硅胶片/导热硅脂已经有铝板横向导热均温了,绝缘层的热流密度高出导热硅脂的热流密度,从而可以看出散热的很困难的是铝板的绝缘层。
既然散热很困难的是铝板上的绝缘层,那么就把敷铜层和绝缘层钻孔去掉,这样就可以将铝基板露出来,再在露的铝板上沉锌,再在锌面上镀镍,然后在镍上镀铜,然后再在铜上喷锡或者沉金,这样经过加工,镀层附着力强,导热好,经过镀层工艺后再把LED焊接到铝板上。焊接完成后, LED的PN结发出的热量经过LED底座到锡膏焊接块再到铝板再经过LED导热硅胶片或者导热硅脂将热量传导到散热铝型材再散发于空气中。因去除了导热系数非常小的绝缘层后,散热效果大大增强, LED底座的温度随之得到下降, 从而延长了对LED灯具的寿命和稳定性。
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