LED散热器的选择

      LED作为新一代安全可靠、节能环保的绿色光源，具有耗电量少、发光效率高、稳定性好和寿命长等众多优点，是目前照明产品中的热点，但LED，特别是大功率LED的研发还面临着一个比较重大的课题，即如何更好地解决散热。

      在LED中，由于外部量子效率的原因，有80～70的能量转换为热能，如果其热量不能很好地散发出来，则LED的相对初温率就会线性下降，进而髟响LED的可靠性和使用寿命。因此，解决散热问题，成为大功率LED发展的一个关键所在。

      目前，大功率LED的驱动电流都能达到300mA甚至1A级以上。根据上述LED器件的散热环节，应从以下几方面解决大功率LED的散热问题：

      1、LED产生热量的多少取决于量子效应。在氮化镓材料的生长过程中，应改进材料结构，优化生长参数，获得高质量的外延片，提高器件内的量子效率，从根本上减少热量的产生，加快芯片结到外延层的热传导。

      2、选择以铝基为主的金属芯印制电路板（MC-PCB）、陶瓷基板（DBC）、复合金属基板等导热性能好的材料作为衬底，以加快热量从外延层向散热基板散发。通过优化MC-PCB板的热设计，或将陶瓷直接绑定在金属基板上形成金属基低温烧结陶瓷（LTCC-M）基板，以获得热导性能好、热膨胀系数小的衬底。

      3、为了使衬底上的热量迅速扩散到周围环境，通常选用铝、铜等导热性能好的金属材料作为散热器，再加装风扇和回路热管等强制制冷。无论从成本还是外观来看，LED照明都不宜采用外部冷却装置，因此根据能量守恒定律，利用压电陶瓷作为散热器，把热量转化成振动方式直接消耗热能将成为未来研究的重点之一。

      4、对于大功率LED器件而言，其总热阻是PN结到外部环境热路上几个热沉的热阻之和，包括LED本身的内部热沉热阻、内部热沉到PCB之间的导热胶的热阻、PCB与外部热沉之间的导热胶的热阻、外部热沉的热阻等。传热回路中的每一个热沉都会对传热造成一定的阻碍，因此减少内部热沉数量，并采用薄膜工艺将必不可少的接口电极热沉、绝缘层直接制作在金属散热器上，能够大幅度降低总热阻。

      目前主要用到的散热方法有以下三种：

      1、简式鳍片法。简式鳍片法是目前经常使用的方式，其缺点是效率低，散热能量有限。

      2、传统的主动式散热法。传统的主动式散热法主要使用风扇进行强制的对流，其散热效果比较好，但是需要额外功耗，因此系统的可靠性、稳定性下降，而且受恶劣环境的影响，它的性能也会发生变异。这种方案被采用得比较少。

      3、传统的热管技术。传统的热管技术主要使用热管，其散热比较好，但是会导致成本增加，所以，目前使用得也不多。

      通过改进LED的结构材料可以较好地解决LED的散热问题。首先根据散热的要求计算出灯具不同的功率所需要灯具散热的表面，然后进行灯具在结构方面的设计，包括鳍片的高度、宽度等，灯具的尺寸等也要进行特殊的设计。

      随着功率的不断加大，灯具散热的需求也会不断增加。新型热管技术是未来的一个发展趋势。作为传统热管技术的延伸，新型热管技术也是依靠液体相变实现换热的，其传热能力较烧结热管提高20%～30%，具有传热效率高、结构简单、成本低、适应性好、热运输距离远等特点，是解决大功率LED灯散热问题最为有效的解决方案。