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LED芯片的结构与散热


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一、正装结构

常规结构(正装、蓝宝石衬底):

小功率直插LED

大功率LED

缺点:焊点、金线会挡光;蓝宝石导热差,芯片温度高;电极间距离近,易击穿;电流不均匀,电流拥堵。

二、倒装结构

倒装结构(蓝宝石衬底在上方、电极在下)(Luxeon系列):

优缺点:焊点、金线不会挡光(也可不用金线,所谓的无金线封装);用焊接材料导热,改善热阻,导热佳;仍存在电流拥挤;抗静电有改善。

三、垂直结构

垂直结构(SiC衬底导电,单电极,cree专利):

优点:电流均匀;抗静电能力极强;SiC衬底导热性能是蓝宝石的10倍;也可用Si做衬底,成本更低(降低20-30%)。

四、高温的危害及散热方式

1、高温的危害

LED是温度敏感器件,温度每上升1℃,波长改变0.2~0.3nm,光强减少1%,同时电压下降,电流上升。对于白光LED,还会引起色温的变化。散热是影响LED性能的关键因素。工作温度相差10℃,寿命相差一倍。

LED通电后,温度上升,由于内部材料的膨胀系数(TCE)不一致,造成应力不同,不同材料之间剥离,发生断路、短路、闪烁等现象。

2、主动散热与被动散热

散热基本方式:对流、传导、辐射

被动(passive)散热:更好的封装方式(如COB)、更好的导热材料(导热油脂、纳米布、填充物等),散热鳍片,热管,半导体散热等。

特点:无需提供额外能源,不消耗功率。

主动(active)散热:风冷(风扇)、液冷、EHD/MHD等。

特点:需提供额外能源,可能制造噪声和电磁干扰。

五、散热能力比较

热阻:热阻(℃/W)的概念类似电阻定义,为温度差与功率的比,热阻越大,导热能力越差。

直插LED(非cree产品)热阻最高,高达K/W(即1W的LED,芯片温度可以比环境温度高度)。

导热能力:贴片食人鱼直插。

大功率LED导热能力:COB、垂直封装、倒装好于正装。

总结于年。可能有点old了。有时间了解一下最新的封装方式。

Mr李竞

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