大功率LED的热管理

作为绿色照明技术的典型代表，LED在照明、显示屏等等行业都得到了广泛应用。随着封装密度的不断提高，1W以上的大功率LED散热问题越来越严重，散热逐渐成为制约LED发展的瓶颈。因此对大功率LED的热管理显得尤为重要。 本文首先介绍了LED中热量的产生、结温与热阻的影响及散热问题的研究现状。使用并联热阻模型对传统的LED结构进行分析，得到大功率LED的主要散热路径为PN结、LED衬底、内部热沉、基板、外部散热器、外部环境。 使用热阻模型和数值模拟两种方法对传统铝基MCPCB板的LED进行散热分析。通过对传导热阻的分析，发现蓝宝石衬底、导热胶、绝缘层占据了大部分热阻。由此指出LED热阻改善的方向：热电分离，采用冶金方式的金属连接代替导热胶，减少层数。同时发现了横向热阻的影响，通过数值模拟的方法对铝基板进行尺寸优化，得到边长为4mm的最优值。 通过对对流热阻的分析，得到了在不同空气流速下，每散失1WLED的热量所需要的面积。 通过对铝基板、DCB基板、FPC基板的热阻分析，得出可以使用硅基板或氮化铝DCB基板代替铝基板的结论。以单铜箔层FPC为例，研究铜箔层厚度对PI层散热能力的影响，得到FPC基板的最佳尺寸。 最后以翅片式热管散热器为例，分析优化了翅片数目、翻折高度等，进行热管理。