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為什麼要重視高亮度LED的散熱問題?

資料:ledinside,億光LED-宜冠科技有限公司(Everchamp) 

 

借助全球性的能源短缺和環境污染狀況,LED以其節能及環保的特點有著廣闊的應用空間,在照明領域中LED發光產品的應用正吸引著世人的目光。一般來說, LED燈工作是否穩定,品質好壞,與燈體本身散熱至關重要,目前市場上的高亮度LED燈的散熱,常常採用自然散熱,效果並不理想。LED光源打造的LED 燈具,由LED、散熱結構、驅動器、透鏡組成,因此散熱也是一個重要的部分,如果LED不能很好散熱、它的壽命也會受影響。



1、熱量管理是高亮度LED應用中的主要問題
由於III族氮化物的p型摻雜受限於Mg受主的溶解度和空穴的較高啟動能,熱量特別容易在p型區域中產生,這個熱量必須通過整個結構才能在熱沉上消散; LED器件的散熱途徑主要是熱傳導和熱對流;Sapphire襯底材料極低的熱導率導致器件熱阻增加,產生嚴重的自加熱效應,對器件的性能和可靠性產生毀滅性的影響。



2、熱量對高亮度LED的影響
熱量集中在尺寸很小的晶片內,晶片溫度升高,引起熱應力的非均勻分佈、晶片發光效率和螢光粉激射效率下降;當溫度超過一定值時,器件失效率呈指數規律增加。統計資料表明,元件溫度每上升2℃,可靠性下降10%。當多個LED密集排列組成白光照明系統時,熱量的耗散問題更嚴重。解決熱量管理問題已成為高亮度LED應用的先決條件。



3、晶片尺寸與散熱的關係
提高功率LED的亮度最直接的方法是增大輸入功率,而為了防止有源層的飽和必須相應地增大p-n結的尺寸;增大輸入功率必然使結溫升高,進而使量子效率降低。單管功率的提高取決於器件將熱量從p-n結導出的能力、在保持現有晶片材料、結構、封裝製程、晶片上電流密度不變及等同的散熱條件下,單獨增加晶片的尺寸, 結區溫度將不斷上升。