随着LED材料与封装技术的不断发展，LED产品的亮度持续提升，其应用范围也日益广泛。近年来，LED作为显示屏背光的应用成为热门话题，主要由于各种LED背光技术的优势。与传统冷阴极管（CCFL）相比，LED在色彩、亮度、寿命、功耗以及环保要求方面具有显著优势，吸引了LED制造设备行业的积极投资。
▌LED封装技术的演变与散热挑战
最初的单芯片LED功率较低，产生的热量有限，因此封装方式相对简单。然而，随着LED材料技术的突破，LED封装技术也发生了巨大变化，从早期的单芯片炮弹式封装发展到平面化、大面积多芯片封装模块，工作电流从20mA的小功率LED，逐步提升到1/3A至1A的高功率LED。单颗LED的输入功率达到1W以上，甚至发展到3W和5W。
高亮度、高功率LED系统的散热问题成为影响产品功能的关键。为了快速将LED组件产生的热量传递到周围环境，热管理必须从封装层面（L1和L2）入手。目前行业普遍采用的方法是通过焊料或导热膏将LED芯片连接到热扩散器，并通过热扩散器降低封装模块的热阻。这种方法是市场上最常见的LED封装模块方案，主要由国际知名制造商如Lumileds、OSRAM、Cree和Nichia提供。
▌热管理的重要性
在许多终端应用产品中（如迷你投影仪、汽车照明及其他光源），往往需要在特定区域内达到数千甚至数万流明的光输出。显然，仅依靠单芯片封装模块已经不够，多芯片封装和芯片直接绑定基板将是未来的发展趋势。
散热问题是LED作为照明设备发展的主要障碍。使用陶瓷或热管是防止过热的有效方法，但热管理解决方案会增加材料成本。高功率LED散热管理设计的目标是有效降低芯片散热与最终产品之间的热阻。“R结点到外壳” 是一种通过低热阻但高导热性的材料，将热量直接从芯片传递到封装外部的方法。
▌常见散热方法与材料
主动散热与被动散热
根据散热器带走热量的方式，可将散热分为主动散热和被动散热：
• 被动散热
通过散热片自然散热，将LED光源的热量散入空气中。其散热效果与散热片的大小成正比，但由于是自然散热，效果有限，适用于热量产生较少的设备。
• 主动散热
借助风扇等散热设备强制散热，效率更高，设备体积更小，广泛用于高散热需求的场景。主动散热包括风冷、液冷、热管散热、半导体制冷、化学制冷等方式。
具体散热技术
1. 风冷
最常见且相对廉价的散热方式，利用风扇将散热片吸收的热量带走，但对环境温度敏感。
2. 液冷
通过泵强制循环散热液，优点是安静、冷却稳定，对环境依赖性小，但价格较高，安装复杂。
3. 半导体制冷
利用半导体制冷片通电产生温差降温，冷端温度可低于-10°C，但成本较高且技术尚不成熟。
4. 化学制冷
通过使用干冰或液氮等超低温化学物质吸热降温，常见于实验室或极限超频场景。
常用散热材料
散热器材料需要具有高比热和高导热性，银和铜的导热性能最佳，但因成本问题，市场上主要采用铝和铜。
• 纯铝散热器
成本低，工艺简单，占据早期市场，但导热性能较铜差。
• 纯铜散热器
导热性能较铝高1.69倍，但成本高、质量大、加工难度高。
• 铜铝结合技术
利用铜底与铝鳍片结合的散热器，兼具铜的导热性能与铝的轻便性，是当前高端散热器的主流选择。
▌未来趋势：无风扇散热
随着LED背光模组功率的增加（如40英寸和46英寸LED背光功率分别为470W和550W），80%的能量会转化为热量。目前，行业主要采用水冷和热管结合风扇的散热方式，但存在成本高、噪音等问题。未来，无风扇散热技术可能成为决定市场赢家的关键。
