Introduktion av värmeavledningsteknik för högeffekts LED-belysningsprodukter
Applikationstrender för LED-belysning och problem med värmeavledning På grund av den ständiga utvecklingen av Solid State Lighting-tekniken har ljuseffektiviteten hos lysdioder förbättrats under de senaste åren och kan gradvis ersätta traditionella ljuskällor. I dagsläget har ljuseffektiviteten överträffat glödlampor och halogenlampor och fortsätter att växa uppåt.
Och vissa företag har utvecklat LED-komponenter med en effektivitet som överstiger 100 lm/W, vilket också gör LED-belysningsapplikationer mer och mer utbredda, inte bara har använts i inomhus- och utomhusbelysning, mobiltelefonbakgrundsbelysningsmoduler och bilriktningsljus, etc., mer optimistisk Den används i projektionslampor och gatlyktor med hög effekt och annan stark belysning, stora bakgrundsbelysningsmoduler och bilstrålkastare. På grund av fördelarna med energibesparing, miljöskydd och lång livslängd kommer trenden med LED-ljuskälla som mainstream i framtiden att bli mer och mer uppenbar.
För att få lysdioder att avge starkare ljus är det nödvändigt att mata in högre effekt. Den fotoelektriska omvandlingseffektiviteten för högeffekts-LED är dock fortfarande begränsad. I allmänhet blir bara cirka 15 ~ 25% av den ingående effekten ljus, och resten omvandlas till värmeenergi. . På grund av det lilla området på LED-chippet är värmegenereringen per ytenhet (värmetäthet) för högeffekts-LED:n mycket hög, till och med allvarligare än den allmänna IC-komponenten, och kopplingstemperaturen för LED-chippet ökar kraftigt. , vilket är lätt att orsaka överhettningsproblem. . Överdriven temperatur på wafer junction kommer att minska ljusstyrkan hos LED, bland vilka dämpningen av rött ljus är den mest uppenbara. Det kommer också att få lysdiodens våglängdsförskjutning att påverka färgåtergivningen och kommer också att orsaka en betydande minskning av lysdiodens tillförlitlighet. Därför har värmeavledningstekniken blivit flaskhalsen för den nuvarande LED-teknikutvecklingen.
Därför är utmaningen med värmeavledningsdesign stor. Det är nödvändigt att lägga stor vikt vid värmeavledningsdesign från chipnivå, paketnivå, PCB-nivå till systemmodulnivå, och söka den bästa värmeavledningslösningen. För LED-belysningsprodukter är värmeavledningskraven för andra nivåer mer uppenbara på grund av de stora värmeavledningsbegränsningarna på systemsidan.
För LED-värmeöverföringsproblemet är den mest grundläggande analysmetoden att använda det termiska motståndsnätverket för analys. Det vill säga, ett termiskt motståndsnätverk konstrueras från den huvudsakliga värmeavledningsvägen för lysdioden från chipvärmekällan till omgivningstemperaturen, och sedan analyseras egenskaperna och storleken för varje termiskt motståndsvärde. Motåtgärder för att minska det termiska motståndsvärdet. Det bör noteras att i faktisk analys kan ett mer detaljerat termiskt motståndsnätverk bildas i enlighet med systemstrukturen, till exempel med tanke på den termiska resistansen hos gränssnittsmaterial som Die Attach-material och Solder, eller det termiska motståndsvärdet för värmen dissipationsmodulstruktur.
På grund av den dåliga värmeledningsförmågan hos Sapphire-substratet på LED-chippet kommer värmeresistansvärdet att vara för högt. Därför måste förbättringsmetoden ersätta Sapphire med ett material med hög värmeledningsförmåga såsom koppar, eller använda flip chip-metoden för att ta bort substratet från värmeöverföringsvägen för att minska det termiska motståndet. värde. För närvarande gör värmeavledningsdesignen med bättre prestanda från chipet till förpackningsnivån, inklusive designen av det gemensamma legeringssubstratet och flip-chipformen, värmeöverföringen från chipet till förpackningen lättare. Det är också en möjlig riktning att öka waferstorleken för att minska värmealstringstätheten.
Värmeavledningsdesignen för högeffekts-LED är mycket viktig, vilket är relaterat till LED-lampornas kvalitet och livslängd. Genom det termiska motståndsnätverket kan du snabbt analysera värmeavledningskapaciteten och kraven och hitta värmeavledningsmotåtgärder. På grund av den höga värmegenereringsdensiteten hos högeffekts-LED:er är det nödvändigt att utföra värmeavledningsdesign från Chip Level, Package Level, Board Level till System Level för att minska termisk resistans. Få den bästa kyleffekten. För närvarande är stora LED-chip- och förpackningstillverkare i världen engagerade i att utveckla produkter med högre ljuseffektivitet. Genom att förbättra ljusets kvantverkningsgrad förbättras den fotoelektriska omvandlingseffektiviteten för att minska värmegenereringen av chipet.
För att göra utvecklingen och tillämpningen av LED-produkter snabbare måste den relaterade värmeavledningstekniken fortfarande utvecklas samtidigt. På grund av den kontinuerliga förbättringen av mänskliga's krav på livskvalitet, precis som efterfrågan på värmeavledning av IC-produkter alltid har funnits, kommer värmeavledningsdesignen fortfarande att inta en viktig position i produktdesignen av olika högeffekts lysdioder.
