Wprowadzenie technologii rozpraszania ciepła dla produktów oświetleniowych LED o dużej mocy
Trendy w zastosowaniach oświetlenia LED i problemy z rozpraszaniem ciepła Dzięki ciągłemu rozwojowi technologii Solid State Lighting w ostatnich latach poprawiła się skuteczność świetlna diod LED i mogą one stopniowo zastępować tradycyjne źródła światła. Obecnie skuteczność świetlna przewyższa żarówki żarowe i halogenowe i nadal rośnie.
A niektóre firmy opracowały komponenty LED o wydajności przekraczającej 100lm/W, co również sprawia, że aplikacje oświetleniowe LED są coraz szerzej stosowane, nie tylko znalazły zastosowanie w oświetleniu wewnętrznym i zewnętrznym, modułach podświetlenia telefonów komórkowych, kierunkowskazach samochodowych itp., bardziej optymistyczny Stosowany jest w lampach projekcyjnych dużej mocy i lampach ulicznych oraz innych mocnym oświetleniu, wielkogabarytowych modułach podświetlenia i reflektorach samochodowych. Ze względu na zalety oszczędzania energii, ochrony środowiska i długiej żywotności, trend na źródła światła LED jako główny nurt w przyszłości będzie coraz bardziej oczywisty.
Aby diody LED emitowały jaśniejsze światło, konieczne jest wprowadzenie większej mocy. Jednak wydajność konwersji fotoelektrycznej diod LED dużej mocy jest nadal ograniczona. Ogólnie rzecz biorąc, tylko około 15–25% mocy wejściowej staje się światłem, a reszta jest przekształcana w energię cieplną. . Ze względu na mały obszar chipa LED wytwarzanie ciepła na jednostkę powierzchni (gęstość ciepła) diody LED o dużej mocy jest bardzo wysokie, nawet poważniejsze niż ogólny składnik IC, a temperatura złącza chipa LED jest znacznie zwiększona , co łatwo spowodować problemy z przegrzaniem. . Nadmierna temperatura złącza waflowego zmniejszy jasność świetlną LED, wśród których najbardziej oczywiste jest tłumienie światła czerwonego. Spowoduje to również, że przesunięcie długości fali diody LED będzie miało wpływ na oddawanie barw, a także spowoduje znaczne zmniejszenie niezawodności diody LED. Dlatego technologia rozpraszania ciepła stała się wąskim gardłem obecnego rozwoju technologii LED.
Dlatego wyzwanie związane z projektowaniem rozpraszania ciepła jest ogromne. Należy przywiązywać dużą wagę do projektowania rozpraszania ciepła od poziomu chipa, poziomu pakietu, poziomu PCB do poziomu modułu systemowego i szukać najlepszego rozwiązania rozpraszania ciepła. W przypadku produktów oświetleniowych LED wymagania dotyczące rozpraszania ciepła na innych poziomach są bardziej oczywiste ze względu na duże ograniczenia rozpraszania ciepła po stronie systemu.
W przypadku problemu wymiany ciepła przez diody LED najbardziej podstawową metodą analizy jest wykorzystanie do analizy sieci oporu cieplnego. Oznacza to, że sieć oporu cieplnego jest zbudowana z głównej ścieżki rozpraszania ciepła diody LED od źródła ciepła chipa do temperatury otoczenia, a następnie analizowane są charakterystyki i wielkości każdej wartości oporu cieplnego. Środki zaradcze w celu zmniejszenia wartości oporu cieplnego. Należy zauważyć, że w rzeczywistej analizie można utworzyć bardziej szczegółową sieć oporu cieplnego zgodnie ze strukturą systemu, na przykład biorąc pod uwagę opór cieplny materiałów stykowych, takich jak materiał Die Attach i Solder, lub wartość oporu cieplnego ciepła struktura modułu rozpraszania.
Ze względu na słabą przewodność cieplną podłoża Sapphire chipa LED, wartość oporu cieplnego będzie zbyt wysoka. Dlatego metoda ulepszania musi zastąpić Sapphire materiałem o wysokiej przewodności cieplnej, takim jak miedź, lub zastosować metodę flip chip, aby usunąć podłoże ze ścieżki przenoszenia ciepła, aby zmniejszyć opór cieplny. wartość. Obecnie konstrukcja rozpraszania ciepła z lepszą wydajnością od chipa do poziomu opakowania, w tym konstrukcja wspólnego podłoża ze stopu i kształtu flip chipa, ułatwia przenoszenie ciepła z chipa do opakowania. Możliwym kierunkiem jest również zwiększenie rozmiaru wafla w celu zmniejszenia gęstości wytwarzania ciepła.
Konstrukcja rozpraszania ciepła diod LED dużej mocy jest bardzo ważna, co wiąże się z jakością i żywotnością diod. Dzięki sieci oporu cieplnego można szybko przeanalizować zdolność rozpraszania ciepła i wymagania oraz znaleźć środki zaradcze rozpraszania ciepła. Ze względu na wysoką gęstość wytwarzania ciepła przez diody LED o dużej mocy konieczne jest przeprowadzenie projektu rozpraszania ciepła od poziomu chipa, poziomu pakietu, poziomu płyty do poziomu systemu, aby zmniejszyć opór cieplny. Uzyskaj najlepszy efekt chłodzenia. Obecnie główni producenci chipów i opakowań LED na świecie są zaangażowani w opracowywanie produktów o wyższej wydajności świetlnej. Dzięki poprawie wydajności kwantowej światła poprawia się wydajność konwersji fotoelektrycznej, aby zmniejszyć wytwarzanie ciepła przez chip.
Aby przyspieszyć rozwój i zastosowanie produktów LED, powiązana technologia rozpraszania ciepła nadal musi być rozwijana jednocześnie. Ze względu na ciągłe doskonalenie zapotrzebowania człowieka' na jakość życia, tak jak zawsze istniało zapotrzebowanie na rozpraszanie ciepła produktów IC, konstrukcja rozpraszania ciepła nadal będzie zajmowała ważną pozycję w projektowaniu produktów różne diody LED dużej mocy.
