LED灯散热途径分析与陶瓷基板研究
LED散热分析_图文(精)
——LED 封装用环氧树脂的导热LED 为什么要散热?理论上LED 总的电光转换效率约为54% (这是非常理想的情况下的估计结果, 而制造工艺中的任何疏漏、材料上的任何缺陷均将造成其能量转换效率的下降，而基于目前LED 技术发展的水平，见诸报导的最高的电光转换效率还不到理论值的一半，而实际应用中更多的是不足其理论值的1/4 ！剩余的电能将以热能的形式释放，这就是LED 产生热的原因。
•LED 的热性能直接影响其：•1、发光效率－温度上升，光效降低。
•2、主波长－温度上升，蓝光向短波长漂移，其它颜色向长波长的漂移(红移。
•3、相关色温(CCT－温度上升，白光的相关色温升高，其它颜色的相关色温降低。
•4、正向电压－温度上升，正向电压降低。
•5、反向电流－温度上升，反向电流增大。
•6、热应力－温度上升，热应力增大。
•7、器件的使用寿命－温度上升，器件的使用寿命减短。
•8、如果LED 封装有荧光粉，环氧树脂等，温度的上升还将导致这些材料发生劣化。
假如以结温为25度时的发光为100%，那么结温上升至60度时，其发光量就只有90%；结温为100度时就下降到80%；140度就只有70%。
可见改善散热，控制结温是十分重要的事。
而且，结温不但影响长时间寿命，也还直接影响短时间的发光效率，例如Cree 公司的XLamp7090XR-E 的发光量和结温的关系如图2所示。
一、LED为什么要散热图1. 光衰和结温的关系LED的散热现在越来越为人们所重视，这是因为LED 的光衰或其寿命是直接和其结温有关，散热不好结温就高，寿命就短，依照阿雷纽斯法则温度每降低10℃寿命会延长2倍一、LED为什么要散热•除此以外LED 的发热还会使得其光谱移动；色温升高；正向电流增大（恒压供电时）；反向电流也增大；热应力增高；荧光粉环氧树脂老化加速等等种种问题，所以说，LED 的散热是LED 灯具的设计中最为重要的一个问题。
一、LED 为什么要散热二、散热途径热传导和对流需要借助介质进行，而热辐射则不需要(如真空中热量传递基本方式：热传导、热对流、热辐射。
最新陶瓷cob封装的散热探讨
陶瓷c o b封装的散热探讨陶瓷COB封装的散热探讨陶瓷COB封装的散热探讨摘要：本文通过对陶瓷COB封装的散热进行分析讨论，从LED 热量的产生原因，基板材料的分析，到散热方法的分析比较，分析了它的优点和缺点。
关键词：LED封装散热陶瓷COB基板所谓COB封装（Chip on Board），是指LED芯片直接在基板上进行绑定封装。
也就是指将N颗LED芯片绑定在金属基板或陶瓷基板上，成为一个新的LED光源模组。
由于芯片结温的高低直接影响到LED出光效率、色度漂移和器件寿命等参数，如何提高封装器件散热能力、降低芯片温度成为COB结构设计中亟需解决的关键技术环节。
对于高功率COB LED的封装散热难题，确保LED产品在高功率运作下的材料稳定性与光衰稳定性，以陶瓷作为散热及金属?线基板的趋势已日渐明朗。
1、LED热量的产生原因与传统光源一样，半导体发光二极管（LED）在工作期间也会产生热量，其多少取决于整体的发光效率。
LED 在正向电压下，电子从电源获得能量，在电场的驱动下，克服PN 结的电场，由N 区跃迁到P 区，这些电子与P 区的空穴发生复合。
由于漂移到P 区的自由电子具有高于P 区价电子的能量，复合时电子回到低能量态，多余的能量以光子的形式放出。
发出光子的波长与能量差 Eg 相关。
电子在二极管内部的路途中，都会因电阻的存在而消耗功率。
所消耗的功率符合电子学的基本定律：式中：RN 是N 区体电阻VTH 是PN 结的开启电压RP 是P 区体电阻消耗的功率产生的热量为：式中：t 为二极管通电的时间。
它所它所消耗的电功率为：式中：ULED 是LED 光源两端的正向电压ILED 是流过LED 的电流这些消耗的电功率转化为热量放出：（1-4）式中：t 为通电时间2、LED散热问题分析早期单芯片LED的功率不高，单芯片的炮弹型封装逐渐发展成扁平化、大面积式的多芯片封装模块；其工作电流由早期20mA左右的低功率LED，进展到目前的1/3至1A左右的高功率LED，单颗LED的输入功率高达1W以上，甚至到3W、5W。
LED照明灯具散热结构优化设计 李建雄
LED照明灯具散热结构优化设计李建雄摘要：随着取出荧光粉量子效率以及芯片封装制造技术的不断提升，从性能与结构上来看，LED取得了不小进步。
如何散热结构的设计成了设计人员重点突破的方向，怎么样降低成本，提高灯具的稳定性成了LED照明突破市场的关键点。
关键词：LED灯具普通照明互通式散热结构引言：LED照明灯具设计较为复杂，涉及内容较多，如光学、机械及电子等，其中散热结构作为最为重要的一部分，在灯具使用过程中，极少部分功率会转换为光，而剩余大部分则会转化为热，如果不能够及时、有效处理热能，会极大影响灯具的使用寿命，且在一定程度上影响发光效率，要对LED照明灯具的散热结构进行优化设计。
1 LED照明灯具优势节能、安全性较高，LED照明灯具的整体光效高，并且在反射时，灯具的损失较低，采用数字调光系统，会使省电效果更加明显。
现阶段，同传统高压钠灯相比，LED照明灯具节电能比其节省60%。
将LED照明灯具与太阳能系统配套使用，会发挥出更大效果的能源利用率；维护成本较低，LED照明灯具不需要频繁更换，一般可以使用10年左右。
与此同时，相比于过去的高压钠灯，LED照明灯具在安装造价、铺设、耗电等方面的成本也低很多，就相应的减少了电缆、变压器及工程费用等，配光容易，LED照明灯具的光源非常靠近自然光，同时，可以人为的对光色进行控制，可以利用配光来满足不同领域照明的具体需求。
还可以控制光色的均匀度，不至于像传统光源一样光色太单调；安全环保，LED照明灯具的光源没有辐射，也不会造成光污染，不会对人体造成伤害，维护简单，方便管理，也不需要经常保养，使用寿命较长，短时间内不需要更换。
2 散热设计思路（1）芯片芯板传热早期的LED灯具由于采用LED灯珠，应用范围不广，单芯片的灯珠由于功率不高，发热量有限，所以对散热的要求不高。
而今当0.5W以上高功率LED成为灯具光源的主流时，高功率带又来了高发热量。
为了尽可能提高芯片的散热性能，研究人员不断在LED的芯片结构和材质上进行了很多改进。
led灯散热解决方案
led灯散热解决方案近年来，随着LED（Light Emitting Diode，发光二极管）灯的广泛应用，越来越多的人开始关注LED灯散热问题。
因为高温会导致LED 光效下降、寿命缩短甚至失效，而良好的散热设计能够保证LED灯长时间稳定工作。
本文将介绍LED灯散热原理以及几种常见的散热解决方案。
一、LED灯散热原理LED灯产生热量的主要原因是因为电流通过LED芯片时，部分电能被转化为热能。
如果散热不及时，热量会在LED芯片周围积聚，导致LED温度升高。
而LED的发光效率会随着温度的升高而下降，严重时可能会超过芯片能承受的温度极限，从而导致灯的寿命缩短。
二、散热解决方案1. 散热材料选择散热材料是提高LED灯散热效果的关键。
一种常用的散热材料是导热胶，它能有效地将LED芯片与散热器紧密接触，提高热量的传导效果。
此外，金属材料如铝合金等也具有良好的导热性能，可作为散热器的主要材质。
2. 散热器设计散热器的设计是影响LED灯散热效果的重要因素之一。
通常，散热器应具有大的表面积，以增加热量的辐射传播。
同时，设计散热器时应考虑散热器与LED芯片之间的紧密贴合，以提高热量的传导效率。
3. 散热风扇的应用在某些高功率的LED灯中，为了增强散热效果，还可以加装散热风扇。
风扇通过强制循环空气，加速热量的传导和散发，提高LED灯的散热效果。
但需要注意的是，风扇的噪音和功耗也是需要考虑的因素。
4. 散热设计的综合考虑除了上述几种解决方案，还可以根据具体应用环境和要求来综合考虑。
例如，在室内照明中，可以通过合理布局和散热结构设计来提高散热效果；在室外环境中，要考虑防水、防尘等特殊要求。
总结：LED灯散热是保证其正常工作和延长寿命的重要问题。
通过选用适当的散热材料，合理设计散热器以及加装散热风扇，可以有效地解决LED灯散热问题。
在实际应用中，应根据具体情况进行综合考虑，以确保LED灯在高效、安全、稳定工作的同时，具备良好的散热性能。
led陶瓷基板导热系数
led陶瓷基板导热系数（实用版）目录一、LED 陶瓷基板的特点二、LED 陶瓷基板的导热系数三、导热系数对 LED 陶瓷基板的影响四、提高 LED 陶瓷基板导热系数的方法五、总结正文一、LED 陶瓷基板的特点LED 陶瓷基板是 LED 照明领域中常用的一种材料，它具有许多优点，如良好的导热性能、较高的机械强度、良好的抗热性能和耐腐蚀性能等。
由于其优异的性能，LED 陶瓷基板被广泛应用于 LED 灯珠、LED 灯带、LED 面板灯等产品中。
二、LED 陶瓷基板的导热系数LED 陶瓷基板的导热系数是指其在单位时间内，单位面积上导热的能力。
导热系数越高，表示材料的导热性能越好。
对于 LED 陶瓷基板而言，其导热系数一般在 30-100W/m·K 之间。
一般来说，导热系数越高，LED 陶瓷基板的散热性能越好，从而能够提高 LED 的寿命和稳定性。
三、导热系数对 LED 陶瓷基板的影响导热系数对 LED 陶瓷基板的性能影响很大。
较高的导热系数可以有效地传递和分散 LED 产生的热量，降低 LED 的温度，从而延长 LED 的使用寿命和提高其稳定性。
此外，高导热系数的 LED 陶瓷基板还有助于提高整个照明系统的光效和节能效果。
四、提高 LED 陶瓷基板导热系数的方法为了提高 LED 陶瓷基板的导热系数，可以采用以下几种方法：1.选择高导热性能的材料：常见的高导热材料有氧化铝、氮化铝、碳纳米管等。
2.优化材料结构：通过调整材料的晶粒尺寸、孔隙结构和组织形态等，以提高其导热性能。
3.采用复合材料技术：将不同类型的高导热材料进行复合，以实现更高的导热系数。
4.表面处理技术：通过表面处理技术，如金属化、氧化等，来提高陶瓷基板的导热系数。
五、总结总之，LED 陶瓷基板的导热系数是评价其性能的重要指标之一。
高导热系数有助于提高 LED 的寿命、稳定性和整个照明系统的光效和节能效果。
LED散热问题的解决方案
LED散热问题的解决方案LED（Light Emitting Diode）是一种半导体器件，具有高效、节能、寿命长等优点，在照明、显示等领域得到广泛应用。
然而，由于LED器件本身的特性，其工作过程中会产生大量的热量，如果不能有效地散热，会导致LED的温度过高，降低其性能和寿命。
因此，解决LED散热问题是非常重要的。
一、散热原理和问题分析LED散热问题的根本原因是LED器件的工作过程中产生的热量无法及时散发，导致温度升高。
这会引发以下几个问题：1. LED亮度降低：当LED温度超过一定范围时，其亮度会明显下降，影响照明效果。
2. 寿命缩短：高温会加速LED器件的老化速度，导致寿命缩短。
3. 功率损耗：LED器件的温度升高会导致功率损耗增加，影响能源利用效率。
二、解决方案为了解决LED散热问题，可以采取以下几种方案：1. 散热材料的选择选择适当的散热材料对于提高LED散热效果非常重要。
常见的散热材料包括导热胶、铝基板、铜基板等。
导热胶适用于散热面积较小的场景，而铝基板和铜基板则适用于散热面积较大的场景。
根据实际需求选择合适的散热材料，能够有效提高散热效果。
2. 散热结构的设计合理的散热结构设计可以提高LED散热效果。
例如，可以采用散热片、散热鳍片等结构，增大散热面积，提高散热效率。
此外，还可以通过增加散热风扇、散热管等装置来提高散热效果。
3. 散热系统的优化通过优化散热系统，可以进一步提高LED的散热效果。
例如，可以合理布置散热器件的位置，优化散热风道的设计，增加散热风扇的转速等。
通过这些措施，能够提高散热系统的整体效率，有效降低LED的温度。
4. 温度监测和控制为了及时发现LED的温度异常，可以在LED器件上安装温度传感器，并通过控制系统实时监测LED的温度。
一旦温度超过设定的阈值，控制系统可以及时采取措施，如降低电流、增加散热风扇的转速等，以保证LED的正常工作。
5. 环境温度控制除了对LED器件本身进行散热处理外，还应注意控制环境温度。
led灯散热解决方案
led灯散热解决方案LED灯散热解决方案1. 引言随着LED（Light Emitting Diode，发光二极管）应用的广泛普及，人们对其进行了更高的要求，包括更大的亮度和更长的寿命。
然而，高亮度LED的工作温度也相应增加，这给LED灯的散热带来了挑战。
良好的散热设计能够有效降低LED的工作温度，延长其寿命。
本文将介绍led灯散热解决方案，以帮助设计师合理解决这一问题。
2. 散热原理LED灯在工作时会产生热量，如果不能及时有效地将热量散发出去，将会导致LED的温度升高。
过高的温度会降低LED的光效，甚至损坏LED。
因此，散热是保证LED长期稳定工作的关键。
散热的原理主要有三种：2.1 空气对流散热空气对流是利用空气的流动来带走LED灯产生的热量。
散热片或散热器的设计可以增加表面积，加速周围空气的流动，提高对流散热效果。
为避免灰尘等杂物堵塞风道，维护通风畅通也十分重要。
2.2 热传导散热热传导散热是指利用好导热材料，通过导热基板等方式，将LED灯产生的热量迅速传导到周围环境。
导热材料应具有高热导率，以确保效果。
同时，热源和散热器之间的接触面积和接触压力也需要充分考虑。
2.3 辐射散热当LED灯的温度高于周围环境时，会通过辐射的方式将热量传递出去。
LED灯的外壳设计应具备较大的表面积，充分发挥辐射散热的效果。
同时，LED灯的外壳材料也应选择具备较好的热辐射特性的材料。
3. 散热解决方案根据上述散热原理，以下列举几种常见的LED灯散热解决方案：3.1 散热片散热方案散热片是一种将热量从LED灯传导到周围环境中的散热方式。
通过选择合适的散热片材料，如铝材等，并将散热片缠绕在LED灯的散热部分，可以有效地提高LED灯的散热效果。
此外，散热片的设计应考虑到空气对流的影响，例如设置散热片孔洞以增加空气流动。
3.2 散热器散热方案散热器是通过放大导热界面的表面积，帮助热量更快地散发到周围环境中的散热方式。
常见的散热器材料包括铝和铜，它们具有较高的热导率。
大功率LED灯的散热性能分析
大功率LED灯的散热性能分析随着LED（发光二极管）的发展和应用，大功率LED灯已经取代传统的照明设备成为主流。
在LED灯的设计中，散热性能是至关重要的一环。
因为LED芯片的发光效率很高，但是会产生大量的热量，如果不能及时散热，会导致LED灯的寿命缩短，光衰加快，从而影响灯具的使用效果和维护成本。
大功率LED灯的散热性能是指：LED固定在散热器上，将LED芯片和驱动电路产生的热量通过散热器传递到环境中，并保持灯具整体温度不超过LED芯片最大温度，从而实现LED灯长时间稳定工作。
散热器的选择与设计至关重要。
一般来说，散热器是采用铝制材料制作的。
由于铝具有良好的导热性能，且重量轻、价格便宜等优点，因此被广泛应用。
散热器的形状多种多样，包括圆柱形、方形、矩形等。
但是，散热器的散热效率与其表面积有关。
表面积越大，散热效率越高。
大功率LED灯的散热性能分析还需要考虑散热接口。
一般来说，散热接口采用导热硅脂或散热垫。
导热硅脂可以填充LED芯片与散热器之间的空隙，增加热量的传导。
散热垫是一种塑料材料，具有导热、绝缘、隔音等特性。
散热垫可以被粘贴在散热器的表面，增加散热面积，提高散热效率。
在LED灯的设计中，还要考虑LED芯片和驱动电路的散热。
尤其是驱动电路产生的热量更容易被忽视。
为了确保LED灯具的正常运行，驱动电路的热量也应该通过散热器传递到环境中。
因此，在LED灯具的设计中，需要考虑如何使PWM（脉冲宽度调制）芯片和电容散热。
此外，增加加热保护电路也是应该考虑的因素。
总之，大功率LED灯的散热性能分析需要考虑多个因素，包括散热器的选择与设计、散热接口的使用和LED芯片、驱动电路的散热等。
只有全面分析上述因素，才能保证LED灯具的正常运行。
led灯散热解决方案
led灯散热解决方案LED灯散热解决方案。
LED灯具作为一种新型的照明产品，具有节能、环保、寿命长等优点，受到了广泛的关注和应用。
然而，由于LED灯具在工作过程中会产生较多的热量，如果散热不好，会影响LED的寿命和性能。
因此，LED灯散热解决方案成为了LED照明行业亟待解决的难题之一。
一、散热原理。
LED灯具在工作时，电流通过LED芯片，芯片产生光能的同时也会产生一定的热量。
如果不能及时将这些热量散发出去，LED芯片温度就会升高，导致LED 灯具的性能下降，甚至缩短LED的使用寿命。
因此，LED灯散热解决方案的关键在于有效地将LED产生的热量散发出去，保持LED芯片的温度在一个安全的范围内。
二、散热解决方案。
1. 散热结构设计。
LED灯具的散热结构设计是解决LED散热问题的首要环节。
合理的散热结构设计可以有效地增大LED灯具的散热面积，提高散热效率。
一般来说，采用铝材或铜材作为散热器材料，通过设计散热片、散热柱等结构来增加散热面积，提高散热效果。
2. 散热材料选择。
散热材料的选择对于LED灯具的散热效果至关重要。
目前常用的散热材料有铝材、铜材、陶瓷等。
铝材具有良好的导热性能和成型性，是目前应用最广泛的散热材料之一。
而铜材的导热性能更好，但成本较高。
陶瓷材料则具有绝缘性能和耐高温性能，适合用于一些特殊环境下的LED灯具。
3. 散热风扇应用。
在一些高功率的LED灯具中，散热风扇的应用是提高散热效率的重要手段。
散热风扇通过强制对流的方式，将散热片上的热量迅速带走，有效地降低LED芯片的温度。
同时，合理的散热风扇设计也可以减小LED灯具的体积和重量，提高产品的可靠性和使用寿命。
4. 散热系统优化。
除了上述的散热解决方案外，还可以通过优化LED灯具的散热系统来提高散热效果。
例如，通过热管技术将热量从LED芯片传导到散热器上，再通过散热风扇将热量带走；或者采用热导胶将LED芯片和散热器紧密接触，提高热量的传导效率等。
陶瓷COB平面光源技术分析
LED散热核心-金属/陶瓷基板技术分析光拓光电公司陶瓷基板COB面光源原理：使用高导热的AL2O3氧化铝材料的铝基板,以COB工艺,采多颗低瓦数芯片封装并利用扩散层及光学导光结构点设计以达到均匀的平面光源出光,无重叠影,且出光率较其它封装方式高出20~30%，热阻低于8，陶瓷基板COB面光源的陶瓷基板为高温烧结银涂层。
陶瓷基板COB面光源的优势1、本陶瓷基板平面光源模块可靠性高，陶瓷和芯片都是AL2O3氧化铝材料，膨胀系数相近，不会因温度变化引起晶粒开焊，导致衰减与死灯，保证了芯片的稳定性。
性能稳定，无死灯，无斑块。
2、热阻低于8，陶瓷平面光源的陶瓷基板为高温烧结银涂层。
LED芯片直接封装在陶瓷基板上，热量直接在陶瓷基板上传导，散热快。
3、出光面一致性好，发光角度宽。
发光均匀柔和，无斑马纹，无眩光，不伤眼睛。
4、出光面宽，发光效率高，110LM/W以上，衰减小，10000个小时光衰低于2%。
5、本平面光源为集成化光源模块，组装简便，直接安装使用，无须考虑其它工艺设计。
6、陶瓷平面光源工作时荧光粉与硅胶的结点温度可控制在120°C以下。
LED在芯片表面温度80-90度时依然能够正常工作。
7、耐压4000V以上，耐高压安全性好。
可匹配低电流高电压非隔离电源，能满足产品出口安规认证。
降低电源成本，提高电源效率，从而提高陶瓷平面光源光转换效率。
LED散热核心-金属和陶瓷基板技术分析散热基板随着线路设计、LED种类及功率大小有不同的设计，而产品的可靠性与价格是决定散热设计最重要的规范。
散热基板主要的功能是提供LED所需要的电源及热传递的媒介，1个好的LED散热板是能够把80%-90%的热传递出去，这样的散热板就是好的基板。
另外1个功能是能够增加LED底部的面积，这样可以使热更快的先后传导更快的均匀散开。
由于传统的印刷电路板热传导系数低(大都在0.5W/mK以下，且仅能利用增加散热用的通孔有限度地改善散热，已经逐渐在高功率LED的散热市场中消失。
LED灯具的热分析与散热设计
万方数据
１８
中国照明电器
２００８年第１２期
部条件限制一般是不可控的，另外为满足照明效果 ＬＥＤ灯具总功率Ｐ训、单颗ＬＥＤ功率Ｐ。甜在设计前应 已经确定不可更改，最后单颗ＬＥＤ的热阻目前一般 为８。Ｃ／Ｗ。依照ＬＥＤ灯具热分析公式，只有依靠减小 灯具散热部件热阻的方法达到散热效果。
下面以一个有１６颗ＬＥＤ（１Ｗ、ＣＲＥＥ品牌ＸＲ．Ｅ 系列）的灯具为实例进行计算。
ｆｏｒｍｕｌａ，ｔｏ ｄｒａｗ ｈｅａｔ ａｗａｙ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ＬＥＤ ｌａｍｐ ｍｕｓｔ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．Ｔｈｅｒｍａｌ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｉｓ ａ
ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｔｈａｔ ｐｒｅｖｅｎｔｓ ｈｅａｔ ｆｒｏｍ ｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇ．Ｔｈｅ ｓｍａｌｌｅｒ ｔｈｅｒｍａｌ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｉｓ，ｔｈｅ ｆａｓｔｅｒ ｄｒａｗｉｎｇ ｈｅａｔ ｗｉｌｌ ｂｅ．
由以上计算可以得出：散热部件热阻Ｒ山。一。≤ ５．１８２。Ｃ／Ｗ时灯具才可以在４５℃的外部环境中使用。
２ ＬＥＤ灯具结构的热分析
热的传递方式有热传导、热辐射、热对流。对大 功率ＬＥＤ照明灯具而言热传导方式起最主要的作
用，因此ＬＥＤ灯具的热分析主要考虑热量在灯具内 部以热传导方式传递时的散热效果。
热阻是指热量传递通道上两个参点之间的温度 差与两点间热量传输速率的比值，单位为℃／ｗ。热 阻为阻止热量传递的能力的综合参量，应通过减小热 阻以加强传热。当热量在物体内部以热传导的方式 传递时，遇到的热阻称为导热热阻；热量流过两个相 接触的固体的交界面时，界面本身对热流呈现出明显 的热阻称为接触热阻。因此我们考虑的热阻包括导 热热阻和接触热阻。产生接触热阻的主要原因是，任 何外表上看来接触良好的两物体，直接接触的实际面 积只是交界面的一部分，其余部分都是缝隙。热量依 靠缝隙内气体的热传导和热辐射进行传递，而气体的 传热能力远不及一般的固体材料。接触热阻使热流 流过交界面时，沿热流方向温度发生突然下降，这是 灯具设计中需要尽量避免的现象。
大功率LED阵列散热技术分析研究的开题报告
大功率LED阵列散热技术分析研究的开题报告题目：大功率LED阵列散热技术分析研究一、选题的背景和意义随着LED技术的不断发展和应用领域的不断拓展，大功率LED阵列已逐渐应用于各种室内照明和户外照明场合中。
然而，大功率LED阵列的发热问题一直是限制其长期稳定运行的主要问题之一。
为了解决大功率LED阵列的散热问题，提高其使用寿命和稳定性，需要对大功率LED 阵列散热技术进行深入研究。
本研究选取的大功率LED阵列照明灯具模块是目前市场上比较普遍使用的一种，因此深入研究其散热问题，对于推动LED照明产业的发展至关重要。
通过研究大功率LED阵列散热技术，能够为今后LED照明产业的技术改进和产品设计提供有益的参考。
二、研究内容和方法1. 研究大功率LED阵列的散热原理及其热特性，探究其散热机制和热传导性能。
2. 采用实验和模拟分析相结合的方法，对大功率LED阵列的散热性能进行测试。
分析不同的散热结构和参数对大功率LED阵列散热性能的影响。
3. 研究大功率LED阵列散热结构的优化设计，比较不同散热结构的散热效果和成本差异，提出更加科学合理的散热设计方案。
四、论文结构安排第一章引言1.1 研究背景及意义1.2 研究目的和内容1.3 研究方法和技术路线1.4 论文结构安排第二章大功率LED阵列的散热原理及其热特性分析2.1 大功率LED阵列的散热机制2.2 大功率LED阵列热特性分析2.3 大功率LED阵列散热模型建立第三章大功率LED阵列散热性能测试及分析3.1 大功率LED阵列实验测试3.2 大功率LED阵列模拟分析3.3 分析散热结构和参数对大功率LED阵列散热性能的影响第四章大功率LED阵列散热结构的优化设计4.1 不同散热结构的优缺点分析4.2 大功率LED阵列散热结构的优化设计4.3 散热设计方案成本分析第五章结论5.1 研究结论5.2 研究不足及展望参考文献三、预期研究成果1. 明确大功率LED阵列的散热机制及热特性，对散热机制进行深入分析，为后续研究提供理论基础。
LED灯具散热结构及原理解析(最新版)
LED的核心部分是PN结，注进的电子与空***在PN结复合时把电能直接转换为光能，但是并不是所有转换的光能都够发射到LED外，它会在PN结和环氧树脂/硅胶内部被吸收片转化热能这种热能是对灯具产生巨大副作用，假如不能有效散热，会使LED内部温度升高，温度越高，LED的发光效率越低，且LED的寿命越短，严重情况下，会导致LED晶片立即失效，所以散热还是大功率LED应用的巨大障碍。
LED的核心部分是PN结，注进的电子与空***在PN结复合时把电能直接转换为光能，但是并不是所有转换的光能都够发射到LED外，它会在PN结和环氧树脂/硅胶内部被吸收片转化热能这种热能是对灯具产生巨大副作用，假如不能有效散热，会使LED内部温度升高，温度越高，LED的发光效率越低，且LED的寿命越短，严重情况下，会导致LED晶片立即失效，所以散热还是大功率LED应用的巨大障碍。
现有散热技术现有散热技术：101为散热铝型材；102为导热硅胶垫片/硅脂；103一10 6组成铝基板，其中103为铝板，104为尽缘层，105为敷铜层，106为阻焊层201一2 04组成LED灯，其中201为电极，202为LED底座，203为LED的PN结，204为硅胶，然后使用锡膏将LED焊接与铝基板的敷铜层上如图l玄色箭头所示：LED的PN结发出的热量经过LED底座一锡膏焊接层一敷铜层一尽缘层一铝板一导热硅胶垫片/硅脂一散热铝型材一散发于空气中，这样完成散热过程。
LED底座导热系数约为80W/mk；锡膏焊接层导热系数大于60W/mk；敷铜层的导热系数约为40OW/mk，铝板和铝型材的导热系数约为200W/mk，尽缘层的导热系数约为I w/mk，导热硅胶垫片/硅脂约为SW/mk，但是越靠近LED的PN结，热流密度越高，且导热硅胶片/硅脂已经有铝板横向导热均温了，这样尽缘层的热流密度要比导热硅胶垫片/硅脂的热流密度高很多，所以综上所述，可以明显看出散热瓶颈在于铝基板的尽缘层。
(整理)大功率LED典型热沉结构散热性能分析
大功率LED典型热沉结构散热性能分析时间：2011-09-21 浏览2968次【字体：大中小】大功率LED照明属固态照明，具有寿命长、安全环保、高效节能、响应速度快等优点，但尚有一些技术急需解决，主要为：光提取效率低、发热量大、价格较高。
目前led的发光效率仅能达到10％～20％，80％～90％的能量转化成了热量，使得大功率LED的热流密度超过150W/cm2，而常规的铜/铝散热翅片一般仅能满足50W/cm2散热需求。
如果热量不能及时有效地散发出去，将会使LED芯片结温升高，从而导致输出光功率减小、芯片蜕化、波长“红移”、器件寿命缩短等不良后果。
因此，如何解决散热问题成为LED推广应用的关键。
LED器件的散热分为一次封装散热和二次热沉散热两部分，一次封装散热主要是通过改善LED自身封装材料和结构进行散热，二次热沉散热主要是通过设计开发外部的热沉结构对LED进行热控制。
因此，要真正实现大功率LED的有效散热，需同时解决好一次散热和二次散热问题。
常见的二次热沉散热结构是将多颗大功率LED阵列在铝热沉上，如图1所示。
随着应用LED功率的增大，出现了热管散热、液体冷却散热、热电制冷散热等新型二次热沉散热结构。
鲁祥友等提出了一种将大功率LED散热和回路热管传热相结合的用于大功率LED冷却的热管散热器，并对其传热性能和整体的均温性进行了实验研究。
袁柳林设计了大功率LED阵列封装的微通道制冷结构，并用热分析软件模拟了其热学性能及其参数的影响。
唐政维等设计了一种采用半导体致冷技术散热的集成大功率LED，不仅散热效果良好，且还可以使LED器件在高温、震荡等恶劣环境中正常工作。
PetroSki开发了一种新型热沉来实现大功率LED的冷却，该热沉基于自然对流实现换热，采用圆柱结构，周围布满了纵向分布的翅片，该设计可实现散热效果各向同性。
S.W.Chau等提出了一种采用电流体动力学方法（EHD）冷却LED的装置，由气体放电得到离子风进行强迫对流散热，其对流换热系数是自然对流的7倍，使热沉温度保持在20～30℃，并研究了不同条件下的散热效果。
大功率LED散热器导热、散热机理分析
本文主要运用热传导、对流、辐射以及能量守恒定律等相关理论知识，对LED散热器的导热、散热机理进行了简单的分析，并就环境温度、散热器导热系数、表面材料的辐射系数等因素对LED灯结温的影响进行了讨论。
最后通过实验对部分分析结果进行了验证。
LED灯由于节能、环保、工作寿命长等特点而倍受社会各界的关注，然而大功率LED 灯在工作过程中，除发光外同时产生大量热能，而LED结温(芯片温度)的高低直接影响灯具的寿命。
因此，大功率LED灯需要散热器将热量二次导出，并散发到环境中。
通电开始LED 灯及散热器的温度会不断升高，工作一定时间后，LED灯产生的热量与散热器等散出的热量达到一定的平衡，最终LED灯的结温达到一个稳定状态。
LED灯结温的高低除与其本身的参数、实际功率有关外，还与散热器的性能有关，下面就LED结温与散热器性能的关系及LED散热器导热、散热的机理进行分析、讨论。
一、LED散热器导热、散热机理分析我们采用同样的灯源、环境和连接方式，对不同的散热器进行分析，在实际LED结温测试时，为了测温点的稳定性，我们给LED灯及散热器外置了一个玻璃箱(参见图1)。
Q产=W*a*t式中：Q产：LED灯工作时产生的热量W：LED实际功率a：系数(与发光效率有关)t：时间产热在一定条件下，LED灯工作时，同样的灯源和电源产生的热量可以简单地认为与其功率、时间等成正比，基本上是一个恒定值，与散热器无关，可用下式表示：散热图1所示LED散热过程如下：首先，LED灯产生的热量少部分传递给灯罩，大部分通过铝基板传给散热器，再由散热器上端面传导至散热器外表面，然后由散热器外表面、灯罩(因实验条件相同，这里假定灯罩传递的热量数值变化不大，是一个定值)等渠道通过热辐射、对流等方式将热量传给玻璃箱内的空气，最后热量再通过玻璃箱直接传到环境空气中。
其中LED灯到散热器外表面的传热方式以传导为主，另外有少量热(散热器内腔)通过对流和辐射等方式传递，为便于分析在此忽略不计。
哈尔滨工业大学科技成果——大功率LED用导热、绝缘、高发射率辐射散热陶瓷涂层技术
哈尔滨工业大学科技成果——大功率LED用导热、绝缘、高发射率辐射散热陶瓷涂层技术主要研究内容
LED灯半导体芯片在发光的同时产生的热量不能有效散发，导致芯片结温升高过快，使LED芯片寿命随结温升高成指数减小，且光衰加重。
开发新型的电子封装散热基板及散热涂层材料对LED灯的芯片结温进行有效控制，是LED器件特别是大功率LED设计应用中存在的国际性关键难题。
本项目提出采用新颖思路在LED封装用铝基板两侧一步微弧氧化原位构建，含SiC与AlN协同提高导热与热发射性能的Al2O3-SiC-AlN 全新结构陶瓷涂层，实现导热/绝缘/高发射率辐射散热三重功能，通过强化导热与辐射散热特性解决大功率LED高效散热关键问题，将使p-n结温降低10℃左右，寿命提高一倍以上。
一步微弧氧化高效制备方法将取代传统制备铝散热基板导热绝缘介质层和高发射率散热涂层的二步复杂方法，是半导体金属散热基片的一次技术革命。
大功率LED散热问题的突破，可促进LED企业研发生产更大功率的LED灯；研究成果还可以拓展用于需要辐射散热的其它电子器件及汽车发动机散热器件等行业。
主要应用
电子器件散热问题的突破，可促进企业研发生产更大功率的电子器件，因为大功率器件意味着产生更大的热量，通过此技术的使用，使企业研发和生产大功率器件成为了可能。
该技术还可以拓展用于需
要散热的其它物件，如工业设备散热，汽车零部件散热等各行业。
主要技术指标
大功率LED灯珠（5W以上）的结点温度比无涂层的降低10-20℃，LED灯寿命延长1倍以上，光通量增加了10-20%。
陶瓷散热基板与Metal Core PCB的散热差异分析比较
陶瓷散熱基板與Metal Core PCB的散熱差異分析比較时间：2010-11-30 浏览1827次【字体：大中小】前言:隨著科技日新月異的發展，近年來全球環保的意識抬頭，如何有效開發出節能省電的科技產品已成為現今趨勢。
就led產業而言，慢慢這幾年內成為快速發的新興產業之一，在2010年的中國世博會中可看出LED的技術更是發光異彩，從上游到下游的生產製造，每一環節都是非常重要的角色。
針對LED的發光效率會隨著使用時間的增長與應用的次數增加而持續降低，過高的接面溫度會加速影響其LED發光的色溫品質致衰減，所以接面溫度與LED發光亮度呈現反比的關係。
此外，隨著LED晶粒尺寸的增加與多晶LED封裝設計的發展，LED載板的熱負荷亦倍增，此時除載板材料的散熱能力外，其材料的熱穩定性便左右了LED 產品壽命。
簡單的說，高功率LED產品的載板材料需同時具備高散熱與高耐熱的特性，因此封裝基板的材質就成為關鍵因素。
在傳統LED散熱基板的應用上，Metal Core PCB(MCPCB)與陶瓷散熱基板應用範圍是有所區別的，MCPCB主要使用於系統電路板，陶瓷散熱基板則是應用於LED晶粒基板，然而隨著LED需求的演化，二者逐漸被應用於COB(Chip on board)的製程上，下文將針對此二種材料作進一步討論與比較。
MCPCB:MCPCB主要是從早期的銅箔印刷式電路板(FR4)慢慢演變而成，MCPCB與FR4之間最大的差異是，MCPCB以金屬為核心技術，採用鋁或銅金屬作為電路板之底材，在基板上附著上一層銅箔或銅板金屬板作線路，用以改善散熱不佳等問題。
MCPCB 的結構圖如圖一所示：圖一.MCPCB結構圖因鋁金屬本身具有良好的延展性與熱傳導，結合銅金屬的高熱傳導率，理當有非常良好的導熱/散熱效果，然而，鋁本身為一導體，基於產品特性，鋁基板與銅之間必須利用一絕緣體做絕緣，以避免銅線路與鋁基板上下導通，故MCPCB多採用高分子材料作為絕緣層材料，但絕緣層(Polymer)熱傳導率僅0.2~0.5W/mK，且有耐熱方面的問題。
大功率LED筒灯散热分析
２ ２ 有 限元仿 真计 算 ．
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由于灯具 结 构具 有 周 期 对称 性 ，可 用 １６模 型 ／
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LED灯具散热技术分析
LED灯具散热技术分析随着半导体产业的发展，做为21世纪最具发展前景的新型绿色光源，LED照明逐渐渗透到各行各业中。
LED照明与传统照明技术有着较大的差别，目前LED光效不到30%，热管理技术成为LED照明的关键技术之一。
本文利用计算机仿真软件FloEFD，针对商用LED照明灯具的散热器材料、有效散热面积、金属基板、封装填充材料、对流条件、辐射等因素进行说明，着重分析了散热器材料、金属基板及辐射，通过定量比较，旨在说明LED照明灯具系统设计时应注意的问题，帮助工程师设计出更好的产品。
一、引言随着氮化镓基第三代半导体的兴起，蓝色和白色发光二极管(LED)的研究成功，半导体照明带来了人类照明史上的又一次飞跃。
与白炽灯和荧光灯相比，LED以其体积小、全固态、长寿命、环保、省电等一系列优点，成为新一代环保型照明光源的主要发展方向之一，也是21世纪最具发展前景的高技术领域之一。
各国政府高度重视，纷纷出台国家计划，投入巨资加以发展。
LED从诞生开始，一直伴随着热量管理的问题。
它的发光机理是靠PN结中的电子在能带间的跃迁产生光能，当它在外加电场作用下，电子与空穴的辐射复合发生电致作用将一部分能量转化为光能，而无辐射复合产生的晶格震荡将其余的能量转化为热能。
由于光谱中不含红外成分，产生的热量不能靠辐射散发，只能通过散热器传导到空气中。
照明灯具多采用大功率LED。
目前，商用大功率LED的光效仅15%~30%，其余大多数能量转化为热能。
如果热能不能有效的排出，将会导致很严重的后果。
高温会降低LED的光通量及其发光效率、引起光波红移、偏色，同时还会引起器件老化等不良现象，最重要的是会使LED寿命呈指数性缩减，资料显示，温度每升高10℃，寿命约减少一半。
因此，LED热管理十分重要。
热传递的三种基本方式为：传导、对流和辐射，热管理也从这三方面入手，分为瞬态分析和稳态分析。
散热器的主要传递途径为传导和对流散热，自然对流下的辐射散热也是不容忽视的。
铝氧化物陶瓷基板的热传导性质研究
铝氧化物陶瓷基板的热传导性质研究热传导性质是材料研究中一个非常重要的参数，尤其在电子器件、电子元器件以及热管理领域。
铝氧化物陶瓷基板作为一种具有优异热传导性质的材料，是许多高温应用领域的首选材料之一。
因此，对于铝氧化物陶瓷基板的热传导性质进行深入研究，有助于优化材料特性和提高材料应用的效果。
首先，热传导性质是指材料在温度差驱动下传递热量的能力。
热传导性质取决于材料的热导率、热扩散系数和热容量等参数。
铝氧化物陶瓷基板由铝氧化物（Al2O3）组成，具有优异的热传导性质。
其热导率高，热扩散系数低，因此能够在高温环境下有效地传递和散发热量。
而且，铝氧化物陶瓷基板的热容量相对较小，使得它能够快速响应热量的变化。
其次，铝氧化物陶瓷基板的热传导性质与其微观结构和晶体结构密切相关。
研究表明，铝氧化物陶瓷基板的热传导性质受其晶体结构的影响较大。
晶体结构中的缺陷、晶界和杂质等都会对热传导性质产生一定的影响。
例如，晶体结构中存在的缺陷可以散射和阻碍热传导的声子（热激发的基本振动单位），进而降低材料的热导率。
此外，不同晶面的热导率也存在差异，这是因为晶面的结构和振动模式不同，从而导致热传导性质的差异。
另外，材料的结晶度和晶粒尺寸也会对热传导性质产生影响。
铝氧化物陶瓷基板的结晶度越高，晶界越少，热传导性能越好。
晶粒的尺寸也会影响热传导性质，一般来说，晶粒尺寸越小，热传导性能越好。
这是因为小尺寸的晶粒会限制热传导的路径长度，从而减少传热过程中的散射。
此外，铝氧化物陶瓷基板的热传导性质还与外界因素的影响和改变有关。
例如，在高温环境下，材料的热传导性能可能受到氧化、腐蚀和热应力等因素的影响而下降。
因此，在实际应用中，我们需要考虑材料在不同环境条件下的热传导性能。
为了准确研究铝氧化物陶瓷基板的热传导性质，可以采用一系列实验方法和测试技术。
其中，热导率测试是评估材料热传导性能的主要方法之一。
常见的热导率测试方法包括热扩散法、热阻法和热容法等。
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摘要
led具有节能、省电、高效、反应时间快等特点已得到广泛应用，但是led发光时所产生的热能若无法导出，将会导致led工作温度过高，从而影响led灯的寿命、光效以及稳定性。
本文从led温度产生的原因出发，分析led灯的散热途径以及陶瓷散热基板技术。
【关键词】led灯散热陶瓷基板
led半导体照明芯片工作时发的光线是不含紫外线和红外线的，因此它的光线不能带走热量，所以工作时温度就会不断上升。
为了降低led工作温度，延长led灯的寿命就必须要把它发光时产生的热能及时导出。
led 从芯片到整个散热器的每一个环节都必须充分考虑散热。
任何一个环节不当的设计都会引起严重的散热问题。
1 温度对led灯的影响
led的光衰表明了它的寿命，随着使用的时间，亮度会就越来越暗，直到最后熄灭。
通常定义衰减30%的时间作为其寿命。
led温度与寿命的关系图如图1所示，从图中我们可以看到，led灯的寿命随着工作温度的升高而缩短。
图2是结面温度与发光量之间的关系图，如果结温为25度时发光为率100%的话，那么当结温上升到50度时，发光率下降到95%；100度时下降到80%；150 度就只有68%。
2 led温度产生原因分析
led发热是因为加入的电能只有约20%-30%转换成了光能，而一大部分都转化成了热能。
led结温的产生是由于两个因素所引起的。
（1）pn区载流子的复合率并不是100%，也就是电子和空穴复合的时候不全都产生光子，泄漏电流及电压的乘积就是这部分产生的热能。
但现在内部光子效率已经接近于90%，因此这部分热能并不是led结温产生的主要因素。
（2）导致led结温的是主要因素是内部复合产生的光子不能全部射出到芯片外部而转化的热能，目前这种外部量子效率只有30%左右，其大部分都转化为热量了。
led散热可以通过以下途径实现：
（1）从空气中散热；
（2）热能直接由电路板导出；
（3）经由金线将热能导出；
（4）若为共晶及flip chip 制程，热能将经由通孔至系统电路板而导出。
以上散热途径中，散热基板材料的选择与其led晶粒的封装方式于led热散管理上占了极为重要的一环。
3 陶瓷散热基板
led散热基板有金属和陶瓷基板这两种。
目前led产品一般会采用金属基板，因为金属基板的材料主要是铝或铜，成本低，技术也比较成熟。
但是，陶瓷基板的导热和散热性能比金属基板好，是目前高功率led散热最合适的方案。
照明对散热性及稳定性的要求远高于电视、电脑等电子产品，即使陶瓷基板成本比高于金属基板，包括cree、欧司朗、飞利浦及日亚化等国际大厂也都使用陶瓷基板作为led晶粒散热材质。
现在市面上通用的大功率led散热基板如图3所示，其结构一般都为铝基板：其最下层为厚度约为1.3mm铝金属层；铝层之上为厚约0.1mm高分子绝缘层；最上层为焊接电路以及铜线路。
，由于绝缘层导热系数极低，即使铝的导热系数比较高，绝缘层也会成为该结构基板的散热瓶颈，影响整个基板的散热效果；其次绝缘层的存在，导致其无法承受高温焊接，限制了封装结构的优化，影响了封装工艺的实施，不利于led的散热。
陶瓷基板是指在高温下把铜箔直接键合到氮化铝（aln）或氧化铝（al2o3）陶瓷基片表面（单面或双面）上的特殊工艺板。
通过这种工艺制作的超薄复合基板具有非常优良的电气
绝缘性能，较高的导热特性，高的附着强度以及优异的软钎焊性，并且它可以刻蚀出各种各样的图形，具有非常大的载流能力。
现在，陶瓷基板已成为互连技术和大功率电力电子电路结构的基础材料，逐步取代铝基板。
表1是陶瓷散热基板与金属散热对比表，由于具有新的导热材料和新的内部结构陶瓷散热基板，消除了铝金属基板所具有的各种缺陷，从而大大地改善基板的整体散热效果以线路备制方法不同，陶瓷基板主要分为低温共烧多层陶瓷、厚膜陶瓷基板、以及薄膜陶瓷基板三种，在传统高功率led元件，多以厚膜或低温共烧陶瓷基板作为晶粒散热基板为主，将金线与led晶粒与陶瓷基板结合。
厚膜陶瓷基板采用网印技术生产，先借用刮刀将材料印制于基板上，然后经过烧结、干燥、雷射等步骤而成，目前大陆厚膜陶瓷基板主要制造商为大豪、九龙等公司。
一般而言，用网印方式生产制作的线路由于网版张网等问题，比较容易产生对位不精准、线路粗糙等现象。
此外，由于多层陶瓷所采用叠压烧结工艺，会带来收缩比例的问题，这就限制了其工艺的解析度。
低温共烧多层陶瓷技术，以陶瓷作为基板材料，须先将约30%～50%的玻璃材料与无机的氧化铝粉加上有机黏结剂均匀混合成为泥状的浆料，然后把浆料用刮刀刮成片状，再经由干燥工艺将片状浆料生成薄薄的生胚，然后按各层设计要求钻导通孔，以此作为各层讯号的传递， ltcc内部线路则采用网版印刷技术，在生胚上分别做填孔及印制线路，内外电极可由银、铜、金等金属组成，最后将各层做叠层动作，放置于850～900℃的烧结炉中烧结成型。
由于厚膜制作过程中出现的张网问题，以及多层叠压烧结后出现收缩比例问题，近年来发展出以薄膜陶瓷基板作为led晶粒的散热基板。
薄膜散热基板采用电/电化学沉积、溅镀、以及黄光微影制程制作而成。
4 结论
随着陶瓷基板产品的问世，散热应用行业开启了新的篇章。
由于陶瓷基板优良的散热特色，随着生产技术、设备的改良，产品的性价比大大的提高，进而扩大led产业的应用领域。
陶瓷基板的开发成功，更将成为户外亮化和室内照明产品提供服务，使led产业未来的发展域更宽广。