隨著LED 燈功率的增大和發(fā)熱熱流密度迅猛增加，大功率LED 燈的散熱問(wèn)題急需改善，業(yè)內(nèi)已經(jīng)對(duì)大功率LED 燈的散熱問(wèn)題作出了很多的努力: 通過(guò)對(duì)芯片外延結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，使用表面粗化技術(shù)等提高芯片內(nèi)外量子效率，減少無(wú)輻射復(fù)合產(chǎn)生的晶格振蕩，從根本上減少散熱組件負(fù)荷; 通過(guò)優(yōu)化封裝結(jié)構(gòu)、材料，選擇以鋁基為主的金屬芯印刷電路板( MCPCB) ，使用陶瓷、復(fù)合金屬基板等方法，加快熱量從外延層向散熱基板散發(fā)。多數(shù)廠家還建議在高性能要求場(chǎng)合中使用散熱片，依靠強(qiáng)對(duì)流散熱等方法促進(jìn)大功率LED 散熱。盡管如此，單個(gè)LED 產(chǎn)品目前也僅處于1 ～ 10 W 級(jí)的水平，散熱能力仍亟待提高。相當(dāng)多的研究將精力集中于尋找高熱導(dǎo)率熱沉與封裝材料，然而當(dāng)LED 功率達(dá)到10 W 以上時(shí)，這種關(guān)注遇到了相當(dāng)大的阻力。即使施加了風(fēng)冷強(qiáng)對(duì)流方式，犧牲了成本優(yōu)勢(shì)，也未能獲得令人滿意的變化。本設(shè)計(jì)方案針對(duì)此種散熱問(wèn)題從結(jié)構(gòu)上和散熱材料選擇上對(duì)散熱器進(jìn)行大膽的設(shè)計(jì)創(chuàng)新，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明散熱效果優(yōu)于傳統(tǒng)散熱器。

　　1 設(shè)計(jì)方案

　　本設(shè)計(jì)以30 W 大功率LED 燈為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行散熱問(wèn)題的研究。從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面和材料選擇兩個(gè)方面進(jìn)行創(chuàng)新研究。

　　1. 1 市場(chǎng)現(xiàn)有的散熱技術(shù)

　　如圖1 所示。

　　圖1 中: ( 101 為散熱鋁型材; 102 為導(dǎo)熱硅膠墊片/硅脂; 103 ～ 106 組成鋁基板; 其中103 為鋁板;104 為絕緣層; 105 為敷銅層; 106 為阻焊層; 201 ～204 組成LED 燈; 其中201 為電極; 202 為L(zhǎng)ED 底座; 203 為L(zhǎng)ED 的PN 結(jié); 204 為硅膠) ，然后使用錫膏將LED 焊接于鋁基板的敷銅層上，如圖1 黑色箭頭所示。LED 的PN 結(jié)發(fā)出的熱量經(jīng)過(guò)LED 底座一錫膏焊接層—敷銅層—絕緣層—鋁板—導(dǎo)熱硅膠墊片/硅脂—散熱鋁型材—散發(fā)于空氣中，這樣就完成了散熱過(guò)程。

　　圖2 為目前普遍使用的散熱器的實(shí)物圖，其主體部分只是一個(gè)鋁質(zhì)材料，雖制作成本較為低廉，但是散熱效果一般，已經(jīng)不能滿足功率日益增高的LED 燈的需求，所以研發(fā)改進(jìn)散熱器的工作顯得尤為急切。