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导热硅胶片和导热硅脂大功率发光二极管节能类散热结构及原理分析

新闻来源: 发布日期:2020-06-01 13:29:55发布人:佳日丰小张

由于发光二极管灯的核心部分是PN结(P型半导体和N型半导体通过扩散制作在同一半导体衬底上,在它们的界面上形成一个空间电荷区,称为PN结),光能通过PN结内部的吸收片和环氧树脂/硅胶转化为热能【导热硅胶片】。这种热量对灯有很大的副作用,会使发光二极管灯的内部温度越来越高,亮度越来越低,寿命越来越短,所以良好的散热是发光二极管灯保持恒定亮度和延长寿命的保证。


导热硅胶片


接下来,介绍大功率发光二极管的封装结构:

因为每个人对发光二极管光源的要求越来越高,除了对发光二极管的发光速率和光色有不同的要求外,对发光强度等方面也有不同的要求。为了满足客户需求和提高封装技术,芯片制造商也对封装厂提出了更高的要求,设计出能够更好满足客户需求的封装结构,从而提高了发光二极管外的光利用率。

不同的应用领域对发光二极管光源提出了更高的要求。除了对发光二极管的发光效率和光色有不同的要求外,对发光角度和光强分布也有不同的要求。这不仅要求上游芯片厂开发新的半导体材料,改进芯片制造工艺,设计符合要求的芯片,还要求下游封装厂提出更高的要求,设计满足一定光强分布的封装结构,提高发光二极管外的光利用率。

现有散热技术由以下部分组成:散热铝型材、导热硅胶片或导热硅脂、导热陶瓷片和绝缘二氧化硅薄膜发光二极管灯组件、电极、发光二极管基座和发光二极管PN结

导热硅胶片

导热硅胶的散热过程是:从发光二极管的PN结发出的热源穿过发光二极管基座、焊膏焊接层、铜涂层、绝缘层、散热铝板、导热硅胶片或导热硅脂,然后传导至散热铝板进行散热,从而完成整个散热过程。

一般来说,发光二极管灯座的导热系数约为80W/m.k;铜镀层的导热系数为400W/m.k,铝板的导热系数约为IW/m.k,发光二极管灯具用硅垫片或硅脂的导热系数一般为0.8~5.0W/m.k,离发光二极管的PN结越近,热流密度越高。以这种方式,铝板的横向热导率均已经达到硅氧烷片/硅氧烷脂,并且绝缘层的热流密度高于硅氧烷脂的热流密度,因此可以看出铝板的绝缘层最难散热。

由于铝板上的绝缘层最难散热,所以通过钻孔去除铜镀层和绝缘层,使铝基板暴露出来,锌沉积在暴露出来的铝板上,锌表面镀镍,镍上镀铜,铜上喷锡或镀金,加工后镀层附着力强,导热性能好,镀膜后将发光二极管焊接在铝板上。焊接完成后,发光二极管的PN结发出的热量经过发光二极管基座到达焊膏焊接块,然后到达铝板,再经过发光二极管灯的导热硅胶片或导热硅胶脂,将热量传导到散热铝型材,然后将热量散发到空气中。由于去除了导热系数非常小的绝缘层,散热效果大大增强,从而降低了发光二极管底座的温度,延长了发光二极管灯具的使用寿命和稳定性。


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