LED散熱計(jì)算公式詳解

1、大功率LED的散熱問(wèn)題： LED是個(gè)光電器件，其工作過(guò)程中只有15%25%的電能轉(zhuǎn)換成光能，其余的電能幾乎都轉(zhuǎn)換成熱能，使LED的溫度升高。在大功率LED中，散熱是個(gè)大問(wèn)題。例如，1個(gè)10W白光LED若其光電轉(zhuǎn)換效率為20%，則有8W的電能轉(zhuǎn)換成熱能，若不加散熱措施，則大功率LED的器芯溫度會(huì)急速上升，當(dāng)其結(jié)溫（TJ）上升超過(guò)最大允許溫度時(shí)（一般是150），大功率LED會(huì)因過(guò)熱而損壞。因此在大功率LED燈具設(shè)計(jì)中，最主要的設(shè)計(jì)工作就是散熱設(shè)計(jì)。 另外，一般功率器件（如電源IC）的散熱計(jì)算中，只要結(jié)溫小于最大允許結(jié)溫溫度（一般是125）就可以了。但在大功率LED散熱設(shè)計(jì)中，其結(jié)溫TJ要求比125

2、低得多。其原因是TJ對(duì)LED的出光率及壽命有較大影響：TJ越高會(huì)使LED的出光率越低，壽命越短。 K2系列白光LED的結(jié)溫TJ與相對(duì)出光率的關(guān)系。在TJ=25時(shí)，相對(duì)出光率為1；TJ=70時(shí)相對(duì)出光率降為0.9；TJ=115時(shí)，則降到0.8了。 ：TJ=50時(shí)，壽命為90000小時(shí)；TJ=80時(shí)，壽命降到34000小時(shí)；TJ=115時(shí)，其壽命只有13300小時(shí)了。TJ在散熱設(shè)計(jì)中要提出最大允許結(jié)溫值TJmax,實(shí)際的結(jié)溫值TJ應(yīng)小于或等于要求的TJmax,即TJTJmax。 大功率LED的散熱路徑. 大功率LED在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上是十分重視散熱的。圖2是Lumiled公司K2系列的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、圖3是N

3、ICHIA公司NCCW022的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。從這兩圖可以看出：在管芯下面有一個(gè)尺寸較大的金屬散熱墊，它能使管芯的熱量通過(guò)散熱墊傳到外面去。 大功率LED是焊在印制板（PCB）上的，如圖4所示。散熱墊的底面與PCB的敷銅面焊在一起，以較大的敷銅層作散熱面。為提高散熱效率，采用雙層敷銅層的PCB，其正反面圖形如圖5所示。這是一種最簡(jiǎn)單的散熱結(jié)構(gòu)。 熱是從溫度高處向溫度低處散熱。大功率LED主要的散熱路徑是：管芯散熱墊印制板敷銅層印制板環(huán)境空氣。若LED的結(jié)溫為TJ，環(huán)境空氣的溫度為TA,散熱墊底部的溫度為Tc（TJTcTA），散熱路徑如圖6所示。 在熱的傳導(dǎo)過(guò)程中，各種材料的導(dǎo)熱性能不同，即有不同的熱

4、阻。若管芯傳導(dǎo)到散熱墊底面的熱阻為RJC（LED的熱阻）、散熱墊傳導(dǎo)到PCB面層敷銅層的熱阻為RCB、PCB傳導(dǎo)到環(huán)境空氣的熱阻為RBA,則從管芯的結(jié)溫TJ傳導(dǎo)到空氣TA的總熱阻RJA與各熱阻關(guān)系為： RJA=RJC+RCB+RBA 各熱阻的單位是/W。 可以這樣理解：熱阻越小，其導(dǎo)熱性能越好，即散熱性能越好。 如果LED的散熱墊與PCB的敷銅層采用回流焊焊在一起，則RCB=0，則上式可寫(xiě)成： RJA=RJC+RBA 散熱的計(jì)算公式 若結(jié)溫為TJ、環(huán)境溫度為TA、LED的功耗為PD,則RJA與TJ、TA及PD的關(guān)系為： RJA=（TJTA）/PD (1) 式中PD的單位是W。PD與LED的正向

5、壓降VF及LED的正向電流IF的關(guān)系為： PD=VF×IF (2) 如果已測(cè)出LED散熱墊的溫度TC，則(1)式可寫(xiě)成： RJA=(TJTC)/PD+(TCTA)/PD 則RJC=(TJTC)/PD (3) RBA=(TCTA)/PD (4) 在散熱計(jì)算中，當(dāng)選擇了大功率LED后，從數(shù)據(jù)資料中可找到其RJC值；當(dāng)確定LED的正向電流IF后，根據(jù)LED的VF可計(jì)算出PD；若已測(cè)出TC的溫度，則按（3）式可求出TJ來(lái)。 在測(cè)TC前，先要做一個(gè)實(shí)驗(yàn)板（選擇某種PCB、確定一定的面積）、焊上LED、輸入IF電流，等穩(wěn)定后，用K型熱電偶點(diǎn)溫度計(jì)測(cè)LED的散熱墊溫度TC。 在（4）式中，TC及T

6、A可以測(cè)出，PD可以求出，則RBA值可以計(jì)算出來(lái)。 若計(jì)算出TJ來(lái)，代入（1）式可求出RJA。 這種通過(guò)試驗(yàn)、計(jì)算出TJ方法是基于用某種PCB及一定散熱面積。如果計(jì)算出來(lái)的TJ小于要求（或等于）TJmax，則可認(rèn)為選擇的PCB及面積合適；若計(jì)算來(lái)的TJ大于要求的TJmax，則要更換散熱性能更好的PCB，或者增加PCB的散熱面積。 另外，若選擇的LED的RJC值太大，在設(shè)計(jì)上也可以更換性能上更好并且RJC值更小的大功率LED，使?jié)M足計(jì)算出來(lái)的TJTJmax。這一點(diǎn)在計(jì)算舉例中說(shuō)明。 各種不同的PCB 目前應(yīng)用與大功率LED作散熱的PCB有三種：普通雙面敷銅板（FR4）、鋁合金基敷銅板（MCPCB

7、）、柔性薄膜PCB用膠粘在鋁合金板上的PCB。 MCPCB的結(jié)構(gòu)如圖7所示。各層的厚度尺寸如表3所示。 其散熱效果與銅層及金屬層厚如度尺寸及絕緣介質(zhì)的導(dǎo)熱性有關(guān)。一般采用35m銅層及1.5mm鋁合金的MCPCB。 柔*PCB粘在鋁合金板上的結(jié)構(gòu)如圖8所示。一般采用的各層厚度尺寸如表4所示。13W星狀LED采用此結(jié)構(gòu)。 采用高導(dǎo)熱性介質(zhì)的MCPCB有最好的散熱性能，但價(jià)格較貴。 計(jì)算舉例 這里采用了NICHIA公司的測(cè)量TC的實(shí)例中取部分?jǐn)?shù)據(jù)作為計(jì)算舉例。已知條件如下： LED：3W白光LED、型號(hào)MCCW022、RJC=16/W。K型熱電偶點(diǎn)溫度計(jì)測(cè)量頭焊在散熱墊上。 PCB試驗(yàn)板：雙層敷銅板

8、（40×40mm）、t=1.6mm、焊接面銅層面積1180mm2背面銅層面積1600mm2。 LED工作狀態(tài)：IF=500mA、VF = 3.97V。 用K型熱電偶點(diǎn)溫度計(jì)測(cè)TC，TC=71。測(cè)試時(shí)環(huán)境溫度TA = 25. 1.TJ計(jì)算 TJ=RJC×PD+TC=RJC（IF×VF）+TC TJ=16/W（500mA×3.97V） +71=103 2.RBA計(jì)算 RJA=（TCTA）/PD =（7125）/1.99W =23.1/W 3.RJA計(jì)算 RJA=RJC+RBA =16/W+23.1/W =39.1/W 如果設(shè)計(jì)的TJmax=90，則按上述條件

9、計(jì)算出來(lái)的TJ不能滿足設(shè)計(jì)要求，需要改換散熱更好的PCB或增大散熱面積，并再一次試驗(yàn)及計(jì)算，直到滿足TJTJmax為止。 另外一種方法是，在采用的LED的RJC值太大時(shí)，若更換新型同類產(chǎn)品RJC=9/W(IF=500mA時(shí)VF=3.65V)，其他條件不變，TJ計(jì)算為： TJ=9/W（500mA×3.65V）+71 =87.4 上式計(jì)算中71有一些誤差，應(yīng)焊上新的9/W的LED重新測(cè)TC（測(cè)出的值比71略?。?。這對(duì)計(jì)算影響不大。采用了9/W的LED后不用改變PCB材質(zhì)及面積，其TJ符合設(shè)計(jì)的要求。 PCB背面加散熱片 若計(jì)算出來(lái)的TJ比設(shè)計(jì)要求的TJmax大得多，而且在結(jié)構(gòu)上又不允許增

10、加面積時(shí)，可考慮將PCB背面粘在""形的鋁型材上（或鋁板沖壓件上），或粘在散熱片上，如圖10所示。這兩種方法是在多個(gè)大功率LED的燈具設(shè)計(jì)中常用的。例如，上述計(jì)算舉例中，在計(jì)算出TJ=103的PCB背后粘貼一個(gè)10/W的散熱片，其TJ降到80左右。 這里要說(shuō)明的是，上述TC是在室溫條件下測(cè)得的（室溫一般1530）。若LED燈使用的環(huán)境溫度TA大于室溫時(shí)，則實(shí)際的TJ要比在室溫測(cè)量后計(jì)算的TJ要高，所以在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮這個(gè)因素。若測(cè)試時(shí)在恒溫箱中進(jìn)行，其溫度調(diào)到使用時(shí)最高環(huán)境溫度，為最佳。再談大功率散熱問(wèn)題的解決 大功率LED燈是否能正常工作,燈珠的質(zhì)量好壞,與大功率LED的散

11、熱有直接關(guān)系.現(xiàn)在大功率LED燈散熱都是采用自然散熱.效果并不理想. LED大功率燈由LED;散熱結(jié)構(gòu);驅(qū)動(dòng)器;透鏡組成. 散熱部分是一個(gè)很重要的部分. 散熱的好壞直接影響大功率LED燈的使用壽命和條件。1.關(guān)于金屬散熱基板，目前有鋁基板和銅基板，作為專業(yè)制造的金屬基板的廠家，建議大家采用性價(jià)比高的鋁基板。銅基板與鋁基板的價(jià)格相差很多，銅基板在熱的傳導(dǎo)性方面是比鋁要好，但成本與重量比鋁高得多了,建議用鋁基板。再則現(xiàn)在有些大功率LED廠家在大功率LED燈具上加一溫控開(kāi)關(guān)，并設(shè)定其溫度值，當(dāng)此處溫度高于該值時(shí)就降低電流。缺點(diǎn)是燈光會(huì)暗一些,但是影響不打，故該辦法還是可行的溫度保護(hù)是必須的，產(chǎn)品不但

12、需要同時(shí)也是對(duì)客戶的負(fù)責(zé)。那多少溫度保護(hù)才合適呢？計(jì)算下吧。最高環(huán)境溫度，夏天40，在夏日光暴曬50，50環(huán)境溫度是實(shí)際的，參見(jiàn)一般大功率LED規(guī)格書(shū)結(jié)溫度在120是可以承受的，芯片到鋁基板的熱阻，規(guī)格書(shū)一般推薦10-15，那LED基板要保證在120-15=105。好，保留溫差取50-105中間值77.5，一般電子元器件工作溫度在85是可靠的，77是符合這個(gè)原則的。建議77開(kāi)始啟動(dòng)保護(hù)，85前大幅度的減低電流，90徹底完成產(chǎn)品溫度保護(hù)功能。一個(gè)值得回味的問(wèn)題：為何不在溫度還沒(méi)有升起來(lái)的時(shí)候就控制一個(gè)較小的電流？這樣使用戶也不會(huì)覺(jué)得不適，同時(shí)溫度又不會(huì)升得很快，甚至不會(huì)達(dá)到過(guò)高的溫度。我覺(jué)得降低

13、電流來(lái)減少發(fā)熱，同時(shí)又不降低亮度是不現(xiàn)實(shí)的。這樣就有了1W和3W大功率LED燈珠共體這種做法。也就是所在大功率溫度升到一定的高的時(shí)候把大功率從3W降到1W那樣就不會(huì)讓溫度繼續(xù)上升，有效控制了大功率LED的溫度問(wèn)題?？偟膩?lái)說(shuō)：1.提高其發(fā)光效率?，F(xiàn)現(xiàn)高功率LED已達(dá)到50-70LM/W，發(fā)展的方向?qū)⑦_(dá)到140lm/W以致更高。可以想象這將對(duì)熱量問(wèn)題從根本上改善。 2.加強(qiáng)散熱。這是目前情況下有效的解決手段。我現(xiàn)在自已用的一個(gè)LED燈，用在床頭照明用。不過(guò)不是高功率型的。是自已用白光LED做的。一開(kāi)始電流太大，總燒燈仔。增加散熱孔效果不很理想。計(jì)算后發(fā)現(xiàn)其電流達(dá)到56mA(分兩路，每路約28mA)

14、。后來(lái)重新計(jì)算了電流，更改元件，控制電流到15mA左右，熱量有很大改觀。當(dāng)然亮度也不一樣。我見(jiàn)過(guò)的方案是大功率路燈使用的，主要是使用鋁基板，銅基板經(jīng)濟(jì)性差一點(diǎn)，不過(guò)可以增加銅導(dǎo)熱管。還有加風(fēng)扇的，雖然風(fēng)扇的壽命差一點(diǎn)，不過(guò)總比換LED劃算，而且有兩臺(tái)風(fēng)扇，采用溫度保護(hù)，超溫后逐漸開(kāi)啟2臺(tái)風(fēng)扇，然后還可以再在超溫的同時(shí)關(guān)閉部分LED，以降低總功率，實(shí)際上和降低電流效果類似。所謂大功率LED只是相對(duì)于以前的LED而言，實(shí)際功率并不是很大，一般只有12W。在多的都是芯片疊加出來(lái)的，現(xiàn)在很多公司都在推出這種LED，你只要在電子工程專輯的網(wǎng)站上搜索一下LED，你會(huì)發(fā)現(xiàn)最近新推出的LED大都是大功率LED

15、。 當(dāng)LED的電流小于150mA是為小功率的LED(又叫LED).當(dāng)流過(guò)LED的電流大于150mA時(shí)稱為功率LED(HBLED). 也可以考慮熱管導(dǎo)熱,有液態(tài)單相和液態(tài)/氣態(tài)兩相。如果功率大了，這種就一定要用。CPU散熱現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始使用了。LED散熱也偶然見(jiàn)到有人用。摘要：考慮熱導(dǎo)率與散熱方式的影響，使用大型有限元軟件ANSYSl0.0模擬并分析了大功率LED熱分布。通過(guò)分析不同封裝、熱沉材料及散熱方式對(duì)LED熱分布與最大散熱能力的影響，指出解決LED散熱問(wèn)題的關(guān)鍵不是尋找高熱導(dǎo)率的材料，而是改變LED的散熱結(jié)構(gòu)或者散熱方式。1 引言目前，很多功率型LED的驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到70 mA、100 mA

16、甚至1 A，這將會(huì)引起芯片內(nèi)部熱量*，導(dǎo)致發(fā)光波長(zhǎng)漂移、出光效率下降、熒光粉加速老化以及使用壽命縮短等一系列問(wèn)題。業(yè)內(nèi)已經(jīng)對(duì)大功率LED的散熱問(wèn)題作出了很多的努力：通過(guò)對(duì)芯片外延結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，使用表面粗化技術(shù)等提高芯片內(nèi)外量子效率，減少無(wú)輻射復(fù)合產(chǎn)生的晶格振蕩，從根本上減少散熱組件負(fù)荷；通過(guò)優(yōu)化封裝結(jié)構(gòu)、材料，選擇以鋁基為主的金屬芯印刷電路板(MCPCB)，使用陶瓷、復(fù)合金屬基板等方法，加快熱量從外延層向散熱基板散發(fā)。多數(shù)廠家還建議在高性能要求場(chǎng)合中使用散熱片，依靠強(qiáng)對(duì)流散熱等方法促進(jìn)大功率LED散熱。盡管如此，單個(gè)LED產(chǎn)品目前也僅處于110 W級(jí)的水平，散熱能力仍亟待提高。相當(dāng)多的研究將精

17、力集中于尋找高熱導(dǎo)率熱沉與封裝材料，然而當(dāng)LED功率達(dá)到lO W以上時(shí)，這種關(guān)注遇到了相當(dāng)大的阻力。即使施加了風(fēng)冷強(qiáng)對(duì)流方式，犧牲了成本優(yōu)勢(shì)，也未能獲得令人滿意的變化。討論在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)、LED封裝及熱沉材料熱導(dǎo)率等因素變化對(duì)于其最大功率的影響，尋找影響LED散熱的關(guān)鍵因素。研究方法為有限元熱分析法該方法已有實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了LED有限元模型與其真實(shí)器件之間的差別，證明其在誤差許可范圍內(nèi)是準(zhǔn)確可行的。2 建立模型21 有限元熱分析理論三維直角坐標(biāo)系中的瞬態(tài)溫度場(chǎng)場(chǎng)變量T(x，y，z，t)滿足：式中：T/x，T/y，T/z為沿x，y，z方向的溫度梯度；xx,yy，zz為熱導(dǎo)率；q0為單位體積的熱生成；c是密

18、度與比熱容的乘積：dT/dt為溫度隨時(shí)間的變化率。式中：Vx，Vy,Vz為媒介傳導(dǎo)速率。對(duì)于穩(wěn)態(tài)熱分析而言，T/t=0，式(1)可化簡(jiǎn)為：根據(jù)式(3)、邊界條件與初始條件，利用迭代法或者消去法求解，得出熱分析結(jié)果。22 幾何模型的建立圖1為依據(jù)常見(jiàn)1 w大功率LED尺寸建立并簡(jiǎn)化、海鷗翼封裝鋁熱沉的大功率LED圖形，底座接在MCPCB鋁基板上。主要數(shù)據(jù)：芯片尺寸為1 mm×1 mm×O.25 mm，透鏡為直徑是13 mm的半球。硅襯底為邊長(zhǎng)17 mm，高0.25 mm的正六棱柱，MCPCB為直徑20 mm，高1.75 mm的六角星形鋁質(zhì)基板。23 有限元模型的建立模型采用A

19、NSYSl0.0計(jì)算，為方便分析，假設(shè)模型：LED輸入功率為1 W，光效率取10；封裝體外部的各組件(包括MCPCB、陶瓷封裝、熱沉的外部)通過(guò)與空氣的對(duì)流散熱；器件與外界的熱對(duì)流系數(shù)為20。工作環(huán)境溫度為25；器件滿足使用ANSYS軟件進(jìn)行穩(wěn)態(tài)有限元熱分析的條件；最大結(jié)溫選擇為125。各種材料的參數(shù)如表1所示。3 分析各種因素對(duì)于散熱能力的影響3.1 熱輻射系數(shù)對(duì)LED散熱的影響圖2為表面黑度為0.8時(shí)的溫度云圖。根據(jù)斯蒂芬-玻耳茲曼定律，輻照度j*與溫度T之間的關(guān)系：j*=T4。其中為黑體的輻射系數(shù)；=5.67×10-8w(m2·k4)，稱為斯蒂芬-玻耳茲曼常數(shù)。因此可

20、知，溫度越高，輻照度越大。當(dāng)輸入功率為1 W時(shí)，經(jīng)由表面輻射散出的熱能為7.63×104W，僅占總熱功率的1.63；功率達(dá)到2 W時(shí)，經(jīng)輻射散出的熱能也僅占6.33。因此改變熱輻射系數(shù)對(duì)于提高散熱能力改善成效不大，散熱的關(guān)鍵在于提高另外兩種散熱方式：熱傳遞和熱對(duì)流。盡管如此，仍有一些廠家將LED器件的外表面涂成黑色，以期最大限度地利用輻射散熱。32 熱導(dǎo)率對(duì)LED的散熱的影響只考慮熱傳導(dǎo)與對(duì)流，改變不同封裝填充材料如硅樹(shù)脂得出結(jié)果，如圖3所示。即使找到一種熱導(dǎo)率高達(dá)7 Wm-1K-1的環(huán)氧樹(shù)脂成分封裝材料時(shí)，相比使用熱導(dǎo)率為0.25 Wm-1K-1的環(huán)氧樹(shù)脂成分封裝材料時(shí)，芯片溫度下

21、降不多，鋁基板溫度只下降了2.271，最大功率僅提高了0.69 W。實(shí)際上，熱導(dǎo)率值超過(guò)7Wm-1K-1以上、可商業(yè)化的透明硅樹(shù)脂封裝材料目前尚無(wú)文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)。分布云圖如圖4所示。表2給出透鏡熱導(dǎo)率為0.2 Wm-1K-1時(shí)，不同熱沉材料的導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)于LED最大功率影響。由表2看出，熱沉材料對(duì)于LED的最大散熱能力的影響很小。綜上所述，熱導(dǎo)率變化對(duì)LED最大功率影響微弱。33 增加散熱面積對(duì)LED散熱的影響表3為3種不同散熱方式對(duì)LED的溫度分布、最大功率的影響?？梢钥闯?，增加散熱面積是很好的散熱方式，可以輕易地提高LED器件散熱能力，這是目前LED產(chǎn)品所普遍使用的散熱方式之一。然而缺點(diǎn)也很明顯：

22、影響成本、增加產(chǎn)品重量、影響封裝密度。無(wú)限度地提高LED散熱片面積顯然不現(xiàn)實(shí)，因此一般使用1.5inch2散熱片提升LED產(chǎn)品最大功率至10 W左右，出于成本等因素就不能繼續(xù)提高。34 對(duì)流方式對(duì)LED散熱的影響常見(jiàn)對(duì)流散熱方式有兩種：自然對(duì)流和強(qiáng)制對(duì)流。固定結(jié)構(gòu)的散熱與表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)有關(guān)。空冷方式時(shí)，不同傳熱系數(shù)對(duì)最大功率的影響如圖5所示。強(qiáng)對(duì)流方式在一定速度內(nèi)會(huì)大大提高LED產(chǎn)品的散熱能力，有助于提高散熱效果。綜上所述，無(wú)論是增加散熱面積還是增加對(duì)流速度都不能無(wú)限制地提高散熱能力，其原因在于：當(dāng)散熱結(jié)構(gòu)、方式固定后，即使LED導(dǎo)熱率有所上升，也無(wú)法真正大幅度降低芯片溫度；事實(shí)證明增加散熱面積

23、，可以促進(jìn)散熱。但由于成本限制，且不可能無(wú)限制地增加散熱面積，因此，要提升LED產(chǎn)品的散熱能力，關(guān)鍵要在最大努力增加散熱面積時(shí)，尋找一種可以快速將上表面熱量帶走的散熱方式。4 結(jié)語(yǔ)利用ANSYS軟件對(duì)大功率LED進(jìn)行三維有限元熱分析，并繪制了其受不同因素影響時(shí)器件的溫度云圖，通過(guò)比較各種因素對(duì)散熱性能的影響，得出結(jié)論：在經(jīng)過(guò)必要的選材優(yōu)化后，對(duì)于材料熱導(dǎo)率的追求只是對(duì)提高LED散熱能力細(xì)枝末節(jié)地修改，想要大幅度地提高LED的散熱能力，關(guān)鍵是增加散熱面積與改變散熱方式。解決LED大功率散熱問(wèn)題  隨著LED照明的需求日趨迫切，高功率LED的散熱問(wèn)題益發(fā)受到重視，因?yàn)檫^(guò)高的溫度會(huì)導(dǎo)致LE

24、D發(fā)光效率衰減；LED運(yùn)作所產(chǎn)生的廢熱若無(wú)法有效散出，則會(huì)直接對(duì)LED的壽命造成致命性的影響，因此，近年來(lái)高功率LED散熱問(wèn)題的解決成為許多相關(guān)業(yè)者的研發(fā)標(biāo)的。 對(duì)于大功率照明LED散熱技術(shù)，各家公司可說(shuō)是各顯神通，例如臺(tái)灣的光海科技便發(fā)展出COHS封裝散熱技術(shù)，光?？萍际抢帽旧磔d板設(shè)計(jì)能力的優(yōu)勢(shì)，將LED直接封裝在高導(dǎo)熱性的銅基座上，銅的高導(dǎo)熱性就如同散熱器的角色，再加上以電路設(shè)計(jì)及自有工藝克服絕緣膜與銅材質(zhì)間的附著性問(wèn)題，便發(fā)展出所謂的COHS技術(shù)(Chips On Heat Sink)，并已擁有47項(xiàng)COHS相關(guān)專利。COHS散熱技術(shù)前景可期光?？萍急硎荆摴镜腃OHS散熱技術(shù)有別于

25、傳統(tǒng)COB封裝方式，省去了芯片與基座間不必要的熱阻材，且采用比鋁的導(dǎo)熱性更佳的銅做為基板，而針對(duì)60W以上的燈芯模塊，更加入了均溫板的概念，能將熱能更快速地傳導(dǎo)開(kāi)來(lái)。整體而言，此技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)包括模塊熱阻低、容易控制結(jié)面溫度、可提供量測(cè)結(jié)面溫度的測(cè)試點(diǎn)、具低成本包裝的結(jié)構(gòu)、安裝簡(jiǎn)易、散熱效果佳等等。目前光?？萍嫉漠a(chǎn)品已實(shí)際應(yīng)用在山東省慶云縣的LED路燈工程、北京市大興區(qū)LED路燈工程及各式室內(nèi)、室外照明等。在日前于韓國(guó)產(chǎn)業(yè)技術(shù)大學(xué)中舉辦的新產(chǎn)品測(cè)試中，光?？萍?20瓦(W)模塊的電極溫度約為攝氏70度，其他公司60瓦等級(jí)模塊的電極溫度卻高達(dá)攝氏150度，后者的功率未及光海產(chǎn)品一半，電極溫度卻高出許

26、多，足見(jiàn)光海散熱技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。據(jù)了解，為求進(jìn)軍韓國(guó)市場(chǎng)，光?？萍紝⑼顿Y1,000萬(wàn)美元于南韓京畿道建設(shè)產(chǎn)線。COHS散熱技術(shù)是采用銅基板，目前另一頗受注目的散熱技術(shù)則是采用陶瓷基板，由陶瓷基板的成本頗具競(jìng)爭(zhēng)力，且具有與半導(dǎo)體有接近的熱膨脹系數(shù)與高耐熱能力，能有效地解決熱歪斜及高溫工藝問(wèn)題，因此?，F(xiàn)階段許多公司紛紛投入陶瓷基板技術(shù)的研發(fā)，例如同欣電子。陶瓷基板散熱同欣電子總經(jīng)理劉煥林便表示，LED陶瓷基板將是同欣電子未來(lái)的主要成長(zhǎng)動(dòng)能。該公司的產(chǎn)品為DPC陶瓷基板?，F(xiàn)階段較普遍的陶瓷散熱基板種類共有HTCC、LTCC、DBC、DPC四種，其中，DPC(Direct Plate Copper)是將陶

27、瓷基板利用真空濺鍍鍍上銅層，再利用顯影工藝制造線路，其工藝結(jié)合材料與薄膜工藝技術(shù)，為近年最普遍使用的陶瓷散熱基板?；旧?，LED散熱基板主要分為金屬與陶瓷基板。金屬基板以鋁或銅為材料，由于技術(shù)成熟，且具成本優(yōu)勢(shì)，目前為一般LED產(chǎn)品所采用。而陶瓷基板線路對(duì)位精確度高，為業(yè)界公認(rèn)導(dǎo)熱與散熱性能極佳材料，是目前高功率LED散熱最適方案，雖然成本比金屬基板來(lái)得高，但照明要求的散熱性及穩(wěn)定性高于筆記本電腦、電視等電子產(chǎn)品，因此，包括Cree、歐司朗、飛利浦及日亞化等國(guó)際大廠，都使用陶瓷基板作為L(zhǎng)ED晶粒散熱材質(zhì)。比較各種陶瓷散熱技術(shù)，其中，HTCC(高溫共燒多層陶瓷基板)屬于較早期發(fā)展之技術(shù)，但由于其較高的工藝溫度(1300到1600)，使其電極材料的選擇受限，且制作成本相當(dāng)昂貴，目前漸漸被LTCC取代。此外，DPC陶瓷基