CN103759235A - 一种led散热方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种LED散热方法,该方法具体包括:(1)采用特殊的衬底材料;(2)利用基板散热;(3)采用直接印刷电路的方式;(4)采用柔性印制板;(5)采用热管技术;(6)设置鳍片散热器。本发明技术中,通过针对衬底材料、基板、粘结体、散热器进行改进,采用特殊材料以增强器导热性,从而提高其散热性,并采用热管技术和直接印刷电路的方式,改善LED散热结构,从而能够有效地提高和改善LED的散热效果,延长LED的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED散热方法,属于LED技术领域。
背景技术
LED的散热现在越来越为人们所重视,这是因为LED的光衰或其寿命是直接和其结温有关,散热不好结温就高,寿命就短,依照阿雷纽斯法则温度每降低10℃寿命会延长2倍。目前LED的发光效率还是比较低,从而引起结温升高,寿命降低。为了降低结温以提高寿命就必须十分重视散热的问题。LED的散热设计必须从芯片开始一直到整个散热器,每一个环节都要给予充分的注意。任何一个环节设计不当都会引起严重的散热问题。过去的LED路灯在长期工作中的大量失效,一半以上是散热设计欠缺所引起,另一半是电源失效所引起。所以对散热的设计必须给以充分的重视。
LED发热的原因是因为所加入的电能并没有全部转化为光能,而是一部分转化成为热能。LED的光效目前只有100lm/W,其电光转换效率大约只有20~30%左右。也就是说大约70%的电能都变成了热能。
具体来说,LED结温的产生是由于两个因素所引起的:(1)内部量子效率不高,也就是在电子和空穴复合时,并不能100%都产生光子,通常称为由“电流泄漏”而使PN区载流子的复合率降低。泄漏电流乘以电压就是这部分的功率,也就是转化为热能,但这部分不占主要成分,因为现在内部光子效率已经接近90%。(2)内部产生的光子无法全部射出到芯片外部而最后转化为热量,这部分是主要的,因为目前这种称为外部量子效率只有30%左右,大部分都转化为热量了。
发明内容
本发明的目的在于提供一种LED散热方法,以便能够更好地方便针对LED进行散热,以提高LED的使用寿命和效率。
为了实现上述目的,本发明的技术方案如下。
一种LED散热方法,具体包括以下方面:
(1)衬底材料:采用电子级锗硅合金材料作为衬底材料,衬底材料上沉积有一层氮化硅与氮化铝的混合物作为缓冲层。
(2)基板散热:采用掺有陶瓷填充物的改性环氧树脂或环氧玻璃布粘结片,通过热压的方式将铜铝箔绝缘体和上述衬底材料粘结起来。
(3)直接印刷电路的方式:在上述基板材料上直接印刷生成陶瓷印制电路,具体步骤为:先在衬底材料的表面用微弧氧化生长一层70~120μm厚的氧化铝薄膜,再用溅射或丝网印刷的方式制作电路层。该方法的优点是结合力强,导热系数高达2.1W/m.K,而且氧化层的热膨胀系数和基板材料差不多,其剥离强度高达5N/mm以上。
(4)采用柔性印制板:采用柔性印制板贴到铝散热器上,具体方法为:在铝散热器上喷镀铜,然后在柔性印制板上打洞,使得LED的铜底板直接暴露在散热器面上,然后采用低温焊锡进行焊接。这种方法可以免除掉基板的热阻和导热硅胶或硅片的热阻,从而大大提高了散热效率。
(5)采用热管技术:热管也称为相变导热器,因为在其中的液体从液相变为气相而导热。它的热阻非常小,大约只有0.065°C/W。该热管内壁采用铜粉烧结,以利于变回液相的载热体吸附其上而回流。该热管与前端的铝基板以及后端的铝散热器的结合部紧密地接触,在其结合部采用高质量的导热硅胶涂敷。
(6)设置鳍片散热器:散热器采用鳍片的形状是为了加大散热面积,以利于辐射散热和对流散热。散热器材料采用铝铜合金。
该发明的有益效果在于:本发明技术中,通过针对衬底材料、基板、粘结体、散热器进行改进,采用特殊材料以增强器导热性,从而提高其散热性,并采用热管技术和直接印刷电路的方式,改善LED散热结构,从而能够有效地提高和改善LED的散热效果,延长LED的使用寿命。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式进行描述,以便更好的理解本发明。
实施例
本实施例的LED散热方法,具体包括以下方面的改进:
(1)衬底材料:采用电子级锗硅合金材料作为衬底材料,衬底材料上沉积有一层氮化硅与氮化铝的混合物作为缓冲层。
(2)基板散热:采用掺有陶瓷填充物的改性环氧树脂或环氧玻璃布粘结片,通过热压的方式将铜铝箔绝缘体和上述衬底材料粘结起来。
(3)直接印刷电路的方式:在上述基板材料上直接印刷生成陶瓷印制电路,具体步骤为:先在衬底材料的表面用微弧氧化生长一层70~120μm厚的氧化铝薄膜,再用溅射或丝网印刷的方式制作电路层。该方法的优点是结合力强,导热系数高达2.1W/m.K,而且氧化层的热膨胀系数和基板材料差不多,其剥离强度高达5N/mm以上。
(4)采用柔性印制板:采用柔性印制板贴到铝散热器上,具体方法为:在铝散热器上喷镀铜,然后在柔性印制板上打洞,使得LED的铜底板直接暴露在散热器面上,然后采用低温焊锡进行焊接。这种方法可以免除掉基板的热阻和导热硅胶或硅片的热阻,从而大大提高了散热效率。
(5)采用热管技术:热管也称为相变导热器,因为在其中的液体从液相变为气相而导热。它的热阻非常小,大约只有0.065°C/W。该热管内壁采用铜粉烧结,以利于变回液相的载热体吸附其上而回流。该热管与前端的铝基板以及后端的铝散热器的结合部紧密地接触,在其结合部采用高质量的导热硅胶涂敷。
(6)设置鳍片散热器:散热器采用鳍片的形状是为了加大散热面积,以利于辐射散热和对流散热,散热器材料采用铝铜合金。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种LED散热方法,其特征在于:具体包括以下方面:
(1)衬底材料:采用电子级锗硅合金材料作为衬底材料,衬底材料上沉积有一层氮化硅与氮化铝的混合物作为缓冲层;
(2)基板散热:采用掺有陶瓷填充物的改性环氧树脂或环氧玻璃布粘结片,通过热压的方式将铜铝箔绝缘体和上述衬底材料粘结;
(3)直接印刷电路的方式:在上述基板材料上直接印刷生成陶瓷印制电路;
(4)采用柔性印制板:采用柔性印制板贴到铝散热器上;
(5)采用热管技术:热管也称为相变导热器,因为在其中的液体从液相变为气相而导热;它的热阻非常小,大约只有0.065°C/W;该热管内壁采用铜粉烧结,以利于变回液相的载热体吸附其上而回流;该热管与前端的铝基板以及后端的铝散热器的结合部紧密地接触,在其结合部采用高质量的导热硅胶涂敷;
(6)设置鳍片散热器:散热器采用鳍片的形状是为了加大散热面积,以利于辐射散热和对流散热。
2.根据权利要求1所述的LED散热方法,其特征在于:步骤(3)中的直接印刷电路的具体步骤为:先在衬底材料的表面用微弧氧化生长一层70~120μm厚的氧化铝薄膜,再用溅射或丝网印刷的方式制作电路层。
3.根据权利要求1所述的LED散热方法,其特征在于:步骤(4)中采用柔性印制板贴到铝散热器上的具体方法为:在铝散热器上喷镀铜,然后在柔性印制板上打洞,使得LED的铜底板直接暴露在散热器面上,然后采用低温焊锡进行焊接。
4.根据权利要求1所述的LED散热方法,其特征在于:步骤(6)中的散热器材料采用铝铜合金。
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