開發(fā)人員可以通過有效的散熱管理來提高LED的效率和使用壽命，但JADE BRIDGES解釋說，精心選擇散熱材料和應(yīng)用方法至關(guān)重要。
LED行業(yè)是發(fā)展最快的技術(shù)行業(yè)之一。盡管LED應(yīng)用于許多電子設(shè)備中已多年，但是近來更多的大功率LED應(yīng)用于各種照明、汽車(圖1)、招牌和家用電器產(chǎn)品中，數(shù)量不菲。基于LED的照明非?？煽浚煽啃匀Q于組件周圍良好的散熱設(shè)計(jì)。本文將介紹如何仔細(xì)選擇散熱材料以及了解如何運(yùn)用這些材料。
圖1. 汽車LED大燈應(yīng)用不僅要求良好的散熱，而且要求能同時保護(hù)好LED燈。
LED作為鹵素?zé)?、白熾燈和熒光燈照明系統(tǒng)的替代品，其照明市場的發(fā)展將是很可觀的。LED的增長歸功于LED在適應(yīng)性、壽命和效率方面優(yōu)于傳統(tǒng)照明形式。LED有更多的設(shè)計(jì)自由度，提供非常長的使用壽命，并且也相當(dāng)高效，能將大部分能量轉(zhuǎn)換成光，從而最大限度地減少散發(fā)的熱量。
產(chǎn)生熱量
然而，LED仍然在半導(dǎo)體結(jié)處產(chǎn)生明顯的熱量。這種熱量可對LED產(chǎn)生不利影響，因此必須進(jìn)行散熱，以確保實(shí)現(xiàn)固態(tài)照明(SSL)的真正優(yōu)勢。LED通常通過色溫進(jìn)行分類，市場上有很多不同顏色的變體。
假如LED的工作溫度發(fā)生變化，其色溫也會發(fā)生變化。例如，白光的溫度升高，可導(dǎo)致LED發(fā)出較暖的CCT。另外，如果在相同陣列中的LED上存在芯片溫度的變化，則可能發(fā)射一定范圍的色溫，從而影響終端照明產(chǎn)品的質(zhì)量和外觀。
如表1所示，保持LED的正確芯片溫度不僅可以延長使用壽命，而且還可以產(chǎn)生更多的光;因此，可以只需要少數(shù)量的LED就可以實(shí)現(xiàn)期望的效果。工作溫度的升高可能會對LED的性能產(chǎn)生負(fù)面的影響，但這種影響是可以恢復(fù)的。然而，如果超過結(jié)溫，特別是高于LED(120-150℃)的最高工作溫度，則可能會發(fā)生不可恢復(fù)的影響，導(dǎo)致完全失效。
表1. 如CREE XLamp LED的特性所示，LED性能隨溫度的變化而變化。
實(shí)際上，工作溫度與LED的壽命直接相關(guān);溫度越高，LED壽命越短，如圖2所示。LED驅(qū)動器也是同理，其壽命是由電解電容器的壽命決定。通過計(jì)算，可以確定，工作溫度每下降10℃，電容器的壽命增加一倍。因此，確保有效的散熱管理可為LED陣列提供一致的質(zhì)量、外觀和使用壽命，從而為不斷發(fā)展的行業(yè)開辟進(jìn)一步應(yīng)用的機(jī)會。
圖2. 曲線記錄了Cree XLamp LED在350 mA驅(qū)動下的結(jié)溫與壽命間的關(guān)系。
導(dǎo)熱緩解
有許多方法來改善LED產(chǎn)品的散熱管理，必須選擇正確類型的導(dǎo)熱材料，以確保實(shí)現(xiàn)所需的散熱效果。在材料領(lǐng)域，產(chǎn)品范圍從提供散熱和環(huán)境保護(hù)的導(dǎo)熱封裝樹脂到用于提高導(dǎo)熱效率的導(dǎo)熱接口材料。
導(dǎo)熱接口材料是設(shè)計(jì)用于填充器件和散熱器之間間隙的化合物，從而降低兩者之間邊界處的熱阻。這種材料會加快熱損失，降低設(shè)備的工作溫度。固化產(chǎn)品也可用作粘合材料。實(shí)例包括硅氧烷RTV(室溫硫化)或環(huán)氧化合物。材料的選擇通常取決于所需的粘合強(qiáng)度或工作溫度范圍。
導(dǎo)熱的另一個選擇是使用導(dǎo)熱封裝樹脂。這些產(chǎn)品設(shè)計(jì)用于提供對設(shè)備的保護(hù)，同時還讓設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生的熱量散發(fā)到周圍環(huán)境中。在這種情況下，封裝樹脂變成散熱器，并將熱能從設(shè)備傳導(dǎo)出去。這些產(chǎn)品可用于LED裝置上，并且還可以根據(jù)所選擇的顏色幫助從單元內(nèi)進(jìn)行光提取。
封裝樹脂還包括使用導(dǎo)熱填料;然而，可以改變所使用的基礎(chǔ)樹脂、硬化劑和其它添加劑，以提供廣泛的選擇，包括環(huán)氧樹脂、聚氨酯和硅樹脂化學(xué)品。不同的化學(xué)材料將提供一系列的屬性，每個都應(yīng)該考慮到最終的應(yīng)用需求。
