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贵阳亮化工程总大功率led制冷基板发展趋势

来源:http://www.yyglighting.com/news/82.html   发布时间:2016-05-19

       贵阳亮化工程总大功率led制冷基板发展趋势
       由于led亮化科技的进步,led亮化应用亦日渐多元化,由早期的电源指示灯,进展至具有省电、寿命长、可视度很高的等优点之led亮化亮化产品。然而由于很高的功率led亮化输入功率仅有30至30%转换成光,其余80至85%则转换成热,若这些热未适时排出至外界,那么将会使led亮化颗粒界面热度过很高的而影响led发光效率及led发光寿命。
       led亮化发展 制冷是关键
       随着led亮化材料及封装科技的持续演进,促使led亮化产品亮度持续很高,led亮化的应用越来越广,并为led亮化产业提供一个稳定成长的市场版图。以led亮化作为显示器的背光源,更是近来热门的话题,从小尺寸显示器背光源逐渐发展到中大尺寸LCD TV背光源,颇有逐步取代CCFL背光源的架势。主要是led亮化在色彩、亮度、寿命、耗电度及环保诉求等均比传统冷阴极管(CCFL)更具优势,因而吸引业者积极投入。
       早期单芯片LE D的功率不很高的,发热量有限,热的问题不大,因此其封装方式相对简单。但近年随着led亮化材料科技的持续突破,led亮化的封装科技也随之改变,从早期单芯片的炮弹型封装逐渐发展成扁平化、大面积式的多芯片封装模块;其工作电流由早期30mA左右的低功率led亮化,进展到目前的1/3至1A左右的很高的功率led亮化,单颗led亮化的输入功率很高的达1W以上,甚至到3W、5W。
       封装方式更进化
       由于很高的亮度很高的功率led亮化系统所衍生的热问题将是影响产品功能优劣关键,要将led亮化组件的发热量迅速排出至周遭环境,首先必须从封装层级(L1& L2)的热管理着手;目前的作法是将led亮化颗粒以焊料或导热膏接着在一均热片上,经由均热片降低封装模块的热阻抗,这也是目前市面上最常见的led亮化封装模块,主要来源有Lumiled亮化s、OSRAM、CREE 和Nicha等led亮化国际知名厂商。
       这些led亮化模块在实际应用可组装在一整排呈线光源,或作成数组排列或圆形排列,再接合在一片制冷基板上作为面光源。但对于许多终端的应用产品,如迷你型投影机、车用及亮化用灯源,在特定面积下所需的流明量需超过上千流明或上万流明,单靠单颗粒封装模块显然不足以应付,走向多芯片led亮化封装,及芯片直接黏着基板已是未来发展趋势。
       在led亮化实际产品应用上,不论用于显示器背光源、指示灯或一般亮化,通常会视需要将多个led亮化组装在一电路基板上。电路基板一方面扮演着承载led亮化模块结构,另一方面,随着led亮化输出功率越来越很高的,基板还必须扮演制冷的角色,以将led亮化芯片产生的热传递出去,在材料选择上,因此必须兼顾结构强度及制冷需求
       需顾虑材料成本
       传统led亮化功率不大,制冷问题不严重,只要运用一般电子用的铜箔印刷电路板即足以应付,但随着很高的功率led亮化越来越盛行,此板已不足以应付制冷需求,因此需再将印刷电路板贴附在一金属板上,即所谓的Metal Core PCB,以改善其传热路径。
       另外也有一种做法直接在铝基板表面直接作绝缘层或称电层,再在电层表面作电路层,如此led亮化模块即可直接将导线接合在电路层上。同时为避免因电层的导热性不佳而增加热阻抗,有时会采取穿孔方式,以便让led亮化模块底端的均热片直接接触到金属基板,即所谓芯片直接黏着。
       除了金属基板外,为因应很高的功率led亮化封装及芯片直接粘着基板的发展,基板材料的选用除考虑制冷性外,还必须考虑与芯片的热膨胀系数相匹配问题,以避免热应力引起的热变形及可靠度问题,因此目前国内外也在发展陶瓷基板及金属复合基板等。这些新开发的基板材料不但具有良好的制冷性,同时热膨胀系数(介于4~8ppm/K)与led亮化芯片均相匹配,唯一的缺点是价格均比一般的金属基板贵。
聚焦无风扇制冷
       其实,led亮化的制冷组件与CPU制冷相似,都是由制冷片、热管、风扇及热界面材料所组成的气冷模块为主,当然水冷也是热对策之一。

       以当前最热门的大尺寸led亮化 TV背光模块而言,40英寸及46英寸的led亮化背光源输入功率分别为470W及550W,以其中的80%转成热来看,所需的制冷量约在360W及440W左右。如何将这些热量带走,有用水冷方式进行冷却,但有很高的单价及可靠度等疑虑;也有用热管配合制冷片及风扇来进行冷却(如SONY 46” led亮化 TV),但风扇耗电及噪音等问题。因此,如何设计无风扇的制冷方式便是决定未来谁能胜出的重要关键。