為了讓LED發(fā)更亮的光而需要輸入更高的功率，然而目前大功率LED的光電轉(zhuǎn)換效率值仍然有限，一般僅有約15~25% 的輸入功率成為光，其馀則會(huì)轉(zhuǎn)換成熱能。由于LED晶片面積很小，因此使高功率LED單位面積的發(fā)熱量（發(fā)熱密度）非常高，甚至較一般的 IC 元件更為嚴(yán)重，也使得LED 晶片的接面溫度大為提升，容易造成過(guò)熱問(wèn)題。過(guò)高的晶片接面溫度會(huì)使LED 的發(fā)光亮度降低，其中以紅光的衰減最為明顯。也會(huì)造成LED的波長(zhǎng)偏移而影響演色性，更會(huì)造成LED可靠度的大幅降低，因此散熱技術(shù)已成為目前LED技術(shù)發(fā)展的瓶頸。
因此散熱設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)較大，必須從晶片層級(jí)、封裝層級(jí)、PCB 層級(jí)到系統(tǒng)模組層級(jí)，都要非常重視散熱設(shè)計(jì)，并尋求最佳的散熱方桉。對(duì)于LED照明產(chǎn)品而言，由于系統(tǒng)端的散熱限制較大，因此其它層級(jí)的散熱需求就更明顯。
對(duì)于LED熱傳問(wèn)題，最基本的分析方法就是利用熱阻網(wǎng)路進(jìn)行分析。也就是將LED由晶片熱源到環(huán)境溫度的主要散熱路徑建構(gòu)熱阻網(wǎng)路，然后分析各熱阻值的特性及大小，如此可以推算理想狀況時(shí)的晶片溫度，并針對(duì)熱阻網(wǎng)路各部分下對(duì)策以降低熱阻值。需注意的是，實(shí)際分析時(shí)可依據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成更詳細(xì)的熱阻網(wǎng)路，例如考慮Die Attach 材料及Solder 等介面材料之熱阻，或是散熱模組結(jié)構(gòu)之熱阻值。
由于LED晶片的Sapphire 基板導(dǎo)熱特性較差，會(huì)造成熱阻值過(guò)高，因此改善方式必須用高導(dǎo)熱的材料如銅取代Sapphire ，或是採(cǎi)用覆晶方式將基板移開(kāi)熱傳路徑，以降低熱阻值。目前在晶片到封裝層級(jí)性能較佳的散熱設(shè)計(jì)，包括共融合金基板及覆晶形式等設(shè)計(jì)，使熱更容易從晶片傳到封裝中。而增加晶片尺寸以降低發(fā)熱密度也是可行的方向。大功率LED的散熱設(shè)計(jì)非常重要，關(guān)系到LED的發(fā)光的品質(zhì)及使用壽命。透過(guò)熱阻網(wǎng)路可迅速分析散熱能力及需求并尋求散熱對(duì)策，由于大功率LED發(fā)熱密度很大，必須從Chip Level、Package Level、Board Level到System Level 各層級(jí)進(jìn)行散熱設(shè)計(jì)，降低熱阻，才能得到最佳的散熱效果。目前國(guó)際上各大LED晶片及封裝廠商都致力于發(fā)展發(fā)光效率更高的產(chǎn)品，透過(guò)提升光的量子效率等方式提升光電轉(zhuǎn)換效率，以降低晶片發(fā)熱量。
為了使LED產(chǎn)品的發(fā)展及應(yīng)用更為快速，相關(guān)的散熱技術(shù)仍需同步發(fā)展。由于人類對(duì)于生活品質(zhì)的需求不斷提升，就如同IC 產(chǎn)品對(duì)于散熱的需求一直存在，散熱設(shè)計(jì)在各種大功率LED的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中仍將佔(zhàn)有重要的地位。
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