高亮度led照明應(yīng)用與散熱設(shè)計

1、高亮度高亮度LED照明應(yīng)用與散熱設(shè)計照明應(yīng)用與散熱設(shè)計LED(LightEmittingDiode)固態(tài)照明，是近年來被認為極具潛力的未來產(chǎn)業(yè)，因為消費者與業(yè)者均期待，可以利用LED固態(tài)照明去解決大量能源浪費在無效率的光源照明問題，正因為LED具備體積小、發(fā)光效率高、省電等優(yōu)勢，因此，多數(shù)人也對LED固態(tài)照明的未來發(fā)展寄予厚望。圖1：LED條燈采富彈性、可撓性的塑膠材質(zhì)接合，可用于營造情境的輔助光源設(shè)計圖2：LED燈泡可用電路空間有限，

2、可利用整合電源IC與安全控溫晶片，縮減PCB尺寸，因應(yīng)極小化的設(shè)計需求因為LED固態(tài)照明與傳統(tǒng)光源的發(fā)光技術(shù)不同，所以更有環(huán)保、節(jié)能方面的多項優(yōu)勢，先觀察常見的日常照明光源，不外乎白熾燈與螢光燈，白熾燈基本上在發(fā)光效率表現(xiàn)即趨于劣勢，即便具備低成本與使用習(xí)慣已建立等優(yōu)勢，但在環(huán)保觀念抬頭的社會氛圍之下，已經(jīng)成為不環(huán)保、無效率的照明產(chǎn)品。在螢光燈方面，雖然采高頻氣體放電的光電技術(shù)去達到省電效益，但實際上螢光燈管制程無法避免對環(huán)境有害的汞，

3、在環(huán)保訴求上也不是最佳的光源選擇?；氐絃ED固態(tài)光源的發(fā)展上，早期LED多用于指示性光源，即信號燈、指示燈之類的中低亮度、低功率驅(qū)動的光源應(yīng)用，因此無散熱方面的考量，一方面是指示用光源僅用以辨認目前裝置的使用現(xiàn)況、開關(guān)狀態(tài)提示，并非針對照明用途，因為驅(qū)動功率不高自然也無明顯待解決的散熱問題。但問題來了，高亮度LED的使用目的，多半是為了針對替代性環(huán)保光源而進行開發(fā)，如此設(shè)計方式會造成諸多影響。雜度，目前的主流做法是直接將電源整流、變壓模

4、組與LED發(fā)光元件進行整合，但問題來了，因為可用的電路空間相對小很多，在裝置內(nèi)的對流空間相對變小的情況下，自然也無法得到較佳的散熱效果，也只能透過主動式強制散熱的相關(guān)對策，進行模組的散熱處理。若由熱阻抗模組觀察所制作的熱流模型，進行LED晶粒預(yù)測接合點的溫度，接合點意指半導(dǎo)體的pn接合處，定義熱阻抗R為溫度差異與對應(yīng)之功率消散比值，而熱阻抗的形成因素相當多，但透過熱流模型的檢視方式，可以更清楚確認，熱的散逸處理方面，是因為哪些關(guān)鍵問題而

5、降低其效率，可以從元件、組裝方式、基板材質(zhì)、結(jié)構(gòu)去進行散熱改善工程。一般LED固態(tài)光源的熱流模型，可以從幾個關(guān)鍵處來檢視。圖5：高照明效果的天板燈，其LED需高功率驅(qū)動發(fā)光，因此整合的電源模塊、散熱模塊成本也會較高。例如，LED發(fā)光元件可以拆解為LED晶粒、晶粒與接腳的打線、封裝的塑料，再將觀察擴及LED光源模組，即會有LED元件、接合的金屬接腳、MetalCePCB(MCPCB)電路板、最后為散熱的鋁擠型散熱片等構(gòu)成，而熱流模型可以觀

6、察有幾個串聯(lián)的熱流阻抗，例如結(jié)合點、乘載晶粒的金屬片、電路板與環(huán)境等，再檢視串聯(lián)阻抗的熱回路，試圖去發(fā)現(xiàn)散熱效率低下的問題癥結(jié)點。再從模型去深入觀察，可以發(fā)現(xiàn)，從晶粒的接合點到整個外部環(huán)境的散熱過程，其實是由幾個散熱途徑去加總而成，例如，晶粒與乘載金屬片的材料特性、封裝LED晶粒材料的光學(xué)樹脂接觸與電路板材料熱阻特性、LED元件的表面接觸或是介于散熱用之鋁擠型散熱鰭片黏膠，乃至降溫裝置與空氣間的組合等，構(gòu)成整個熱流的散熱過程。LED固態(tài)

7、光源的散熱改善方式LED固態(tài)光源的運作溫度如何有效散逸，會影響整個光源應(yīng)用的照明效能、能源利用效能、裝置壽命等重要關(guān)鍵，而改善散熱的方式可自晶片層級的技術(shù)、封裝LED晶粒的技術(shù)、電路板層級的技術(shù)去進行改善。在晶片層級的散熱處理手段方面，由于傳統(tǒng)的晶片制法，多以藍寶石作為基板進行設(shè)計，而藍寶石基板的熱傳導(dǎo)系數(shù)接近20WmK，其實很難將LED磊晶產(chǎn)生的熱快速散出，目前主流的作法，在針對LED晶片級的散熱強化處理，尤其是針對高功率、高亮度的L