如何提高LED路燈的散熱能力是LED封裝和LED路燈設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題。LED路燈散熱問(wèn)題分為芯片p-n結(jié)到外延層；外延層到封裝基板；封裝基板到外界環(huán)境三個(gè)層次。這三個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成了熱傳導(dǎo)的通道。針對(duì)LED的散熱難題，中山大學(xué)半導(dǎo)體照明系統(tǒng)研究中心分別以下各個(gè)層面對(duì)散熱和熱管理系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。

　　芯片p-n結(jié)到外延層的散熱：在氮化鎵材料的生長(zhǎng)過(guò)程中，改進(jìn)材料結(jié)構(gòu)，優(yōu)化生長(zhǎng)參數(shù)，獲得高質(zhì)量的外延片，提高器件內(nèi)量子效率，從根本上減少熱量的產(chǎn)生，加快芯片p-n結(jié)到外延層的熱傳導(dǎo)。

　　外延層到封裝基板的散熱：在芯片封裝上，采用倒裝芯片結(jié)構(gòu)、共晶焊封裝（圖4）、金屬線路板結(jié)構(gòu)。在器件封裝上，選擇合適的基板材料，比如金屬印刷電路板(MC-PCB)、陶瓷、復(fù)合金屬基板等導(dǎo)熱性能好的封裝基板，以加快熱量從外延層向封裝基板散發(fā)。

　　封裝基板到外界環(huán)境的散熱：目前的LED路燈一般是將大功率白光LED通過(guò)回流焊的方式陣列焊接在金屬封裝基板上，然后再把金屬封裝基板緊密安裝在大體積的鋁、銅材料的散熱翅片上。大功率白光LED產(chǎn)生的熱量通過(guò)金屬封裝基板傳遞到散熱翅片上，利用自然對(duì)流或人為強(qiáng)制對(duì)流的方式達(dá)到散熱的目的。

　　中山大學(xué)半導(dǎo)體照明系統(tǒng)研究中心針對(duì)大功率集成封裝光源模組的熱量大而集中的特點(diǎn)，將大功率集成封裝光源模組安裝在均溫板上，利用均溫板的快速擴(kuò)散熱量的性能將LED產(chǎn)生的熱量快速橫向擴(kuò)散；在散熱翅片部分還采用熱管（直型熱管、回路熱管和脈沖熱管）來(lái)降低加強(qiáng)熱傳導(dǎo)和降低熱阻（圖5）；在LED路燈的腔體中產(chǎn)生人工強(qiáng)制對(duì)流的方式來(lái)加強(qiáng)對(duì)流散熱。

　　綜上所述，引導(dǎo)LED路燈發(fā)展的技術(shù)支撐將體現(xiàn)在基于共晶焊技術(shù)的大功率集成封裝光源模組方式；一次光學(xué)透鏡；高顯色指數(shù)和色溫可調(diào)的白光智能控制系統(tǒng)；長(zhǎng)壽命驅(qū)動(dòng)電源； LED路燈結(jié)溫智能控制系統(tǒng)； Zigbee無(wú)線通訊控制技術(shù)；基于熱管技術(shù)的系統(tǒng)散熱和熱管理控制系統(tǒng)等幾個(gè)方面。

　　隨著能源價(jià)格的高企、能源危機(jī)的加劇和人類環(huán)保意識(shí)的提高，LED照明憑借其節(jié)能和環(huán)保的特點(diǎn)受到了越來(lái)越大的關(guān)注。目前，LED在路燈照明和室內(nèi)照明等普通照明領(lǐng)域的應(yīng)用剛處于起步階段，受2008年北京奧運(yùn)會(huì)和2010年上海世博會(huì)的推動(dòng)，大功率白光LED的發(fā)光效率即將突破150 lm/W將是LED進(jìn)入普通照明的絕佳時(shí)機(jī)，隨著單位流明價(jià)格的降低，LED路燈將全面取代現(xiàn)有的傳統(tǒng)路燈。屆時(shí)，全球的LED路燈的需求將達(dá)上億只，僅中國(guó)的需求就要達(dá)到上千萬(wàn)只，產(chǎn)值將達(dá)上千億元。