大功率節(jié)能燈具用LED導(dǎo)熱硅膠片散熱分析
現(xiàn)在大多數(shù)LED燈具的發(fā)光部位采用的是PN結(jié)(采用不同的摻雜工藝，通過(guò)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P型和N型半導(dǎo)體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(shù)脂/硅膠內(nèi)部被吸收片轉(zhuǎn)化熱能，這種熱量是對(duì)燈具產(chǎn)生巨大副作用，會(huì)使得LED燈具內(nèi)部溫度越來(lái)越高，亮度越來(lái)越低，壽命越來(lái)越短，所以要使LED燈具保持恒亮和延長(zhǎng)壽命，就需要做好良好的散熱。
接下來(lái)介紹一下大功率LED封裝結(jié)構(gòu) ：
因?yàn)榇蠹覍?duì)LED光源的要求越來(lái)越高，除了對(duì)LED出光率、光色有著不同程度的要求之外，還對(duì)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(duì)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(duì)LED出光效率、光色有不同的要求， 而且對(duì)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(kāi)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(duì)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(gè)部分組成：散熱鋁型材， LED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)
LED導(dǎo)熱硅膠片其散熱過(guò)程是：從LED的PN結(jié)發(fā)出來(lái)的熱源經(jīng)過(guò)LED底座到錫膏焊接層再到敷銅層，透過(guò)絕緣層到散熱鋁板再到LED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(gè)的散熱環(huán)節(jié)就完成了。
一般來(lái)說(shuō)，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導(dǎo)熱硅膠片或者導(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LED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很困難的是鋁板的絕緣層。
既然散熱很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(lái)，再在露的鋁板上沉鋅，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(guò)加工，鍍層附著力強(qiáng)，導(dǎo)熱好，經(jīng)過(guò)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(guò)LED底座到錫膏焊接塊再到鋁板再經(jīng)過(guò)LED導(dǎo)熱硅膠片或者導(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(zhǎng)了對(duì)LED燈具的壽命和穩(wěn)定性。
