Introducción de la tecnología de disipación de calor para productos de iluminación LED de alta potencia
Tendencias de aplicación de iluminación LED y problemas de disipación de calor Debido al continuo avance de la tecnología de iluminación de estado sólido, la eficiencia luminosa de los LED ha mejorado en los últimos años y puede reemplazar gradualmente las fuentes de luz tradicionales. En la actualidad, la eficiencia luminosa ha superado a las lámparas incandescentes y las lámparas halógenas y continúa creciendo hacia arriba.
Y algunas empresas han desarrollado componentes LED con una eficiencia superior a 100lm / W, lo que también hace que las aplicaciones de iluminación LED sean cada vez más ampliamente utilizadas, no solo se ha utilizado en iluminación interior y exterior, módulos de retroiluminación de teléfonos móviles y luces de dirección de automóviles, etc., más optimista Se utiliza en lámparas de proyección de alto voltaje y farolas y otras luces fuertes, módulos de retroiluminación de gran tamaño y faros automotrices. Debido a las ventajas del ahorro de energía, la protección del medio ambiente y la larga vida útil, la tendencia de la fuente de luz LED como la corriente principal en el futuro se volverá cada vez más obvia.
Para que los LED emitan luz más brillante, es necesario ingresar mayor potencia. Sin embargo, la eficiencia de conversión fotoeléctrica de los LED de alta potencia sigue siendo limitada. En general, solo alrededor del 15 ~ 25% de la potencia de entrada se convierte en luz, y el resto se convierte en energía térmica. . Debido al área pequeña del chip LED, la generación de calor por unidad de área (densidad de calor) del LED de alta potencia es muy alta, incluso más grave que el componente general del CI, y la temperatura de unión del chip LED aumenta considerablemente, lo que es fácil de causar problemas de sobrecalentamiento. . La temperatura excesiva de la unión de la oblea reducirá el brillo luminoso del LED, entre los cuales la atenuación de la luz roja es la más obvia. También hará que el cambio de longitud de onda del LED afecte la reproducción del color, y también causará una reducción significativa en la confiabilidad del LED. Por lo tanto, la tecnología de disipación de calor se ha convertido en el cuello de botella del desarrollo actual de la tecnología LED.
Por lo tanto, el desafío del diseño de disipación de calor es grande. Es necesario dar gran importancia al diseño de disipación de calor desde el nivel del chip, el nivel del paquete, el nivel de PCB hasta el nivel del módulo del sistema, y buscar la mejor solución de disipación de calor. Para los productos de iluminación LED, los requisitos de disipación de calor de otros niveles son más obvios debido a las grandes restricciones de disipación de calor en el lado del sistema.
Para el problema de transferencia de calor LED, el método de análisis más básico es utilizar la red de resistencia térmica para el análisis. Es decir, se construye una red de resistencia térmica a partir de la ruta principal de disipación de calor del LED desde la fuente de calor del chip hasta la temperatura ambiente, y luego se analizan las características y magnitudes de cada valor de resistencia térmica. Contramedidas para reducir el valor de resistencia térmica. Cabe señalar que en el análisis real, se puede formar una red de resistencia térmica más detallada de acuerdo con la estructura del sistema, por ejemplo, considerando la resistencia térmica de materiales de interfaz como el material Die Attach y la soldadura, o el valor de resistencia térmica de la estructura del módulo de disipación de calor.
Debido a la mala conductividad térmica del sustrato de zafiro del chip LED, el valor de resistencia térmica será demasiado alto. Por lo tanto, el método de mejora debe reemplazar el zafiro con un material con alta conductividad térmica como el cobre, o usar el método de chip giratorio para eliminar el sustrato de la ruta de transferencia de calor para reducir la resistencia térmica. valor. En la actualidad, el diseño de disipación de calor con un mejor rendimiento desde el chip hasta el nivel del paquete, incluido el diseño del sustrato de aleación común y la forma de chip giratorio, hace que la transferencia de calor del chip al paquete sea más fácil. También es una dirección factible aumentar el tamaño de la oblea para reducir la densidad de generación de calor.
El diseño de disipación de calor de los LED de alta potencia es muy importante, lo que está relacionado con la calidad y la vida útil de los LED. A través de la red de resistencia térmica, puede analizar rápidamente la capacidad y los requisitos de disipación de calor y encontrar contramedidas de disipación de calor. Debido a la alta densidad de generación de calor de los LED de alta potencia, es necesario realizar un diseño de disipación de calor desde el nivel de chip, el nivel de paquete, el nivel de placa hasta el nivel de sistema para reducir la resistencia térmica. Obtén el mejor efecto de enfriamiento. En la actualidad, los principales fabricantes de chips y envases LED del mundo están comprometidos con el desarrollo de productos con una mayor eficiencia luminosa. Al mejorar la eficiencia cuántica de la luz, se mejora la eficiencia de conversión fotoeléctrica para reducir la generación de calor del chip.
Para que el desarrollo y la aplicación de productos LED sean más rápidos, la tecnología de disipación de calor relacionada aún debe desarrollarse simultáneamente. Debido a la mejora continua de la demanda humana de calidad de vida, al igual que la demanda de disipación de calor de los productos IC siempre ha existido, el diseño de disipación de calor seguirá ocupando una posición importante en el diseño de productos de varios LED de alta potencia.
