三、散熱設(shè)計

　　目前LED功率約70%-80%轉(zhuǎn)換成熱的形式，因此，LED應(yīng)用散熱設(shè)計，如何將LED組件溫度降到最低，一直都是應(yīng)用端需考慮的重點項目。

　　對于LED而言，選擇適合的操作環(huán)境，并快速地將LED點亮后產(chǎn)生的熱量導(dǎo)出可維持LED原有的壽命和性能，其導(dǎo)熱途徑主要為以下四項：

　　（1） 由發(fā)熱體（LED組件）至散熱器；

　　（2） 散熱器熱傳導(dǎo)；

　　（3） 通過對流將熱散逸到空氣中；

　　（4） 透過表面熱輻射將熱移除；

　　路徑（1）：LED組件和散熱器的接觸面并非完美平整光滑，無法完全貼合，若無完全接觸，會因間隙中空氣的高熱阻，導(dǎo)致傳熱效果下降。因此要快速將LED組件的熱導(dǎo)出，其一關(guān)鍵結(jié)構(gòu)在LED與散熱器之間能否緊密的結(jié)合。簡單有效的做法，建議在LED組件與散熱器的接觸表面，均勻涂布適量的導(dǎo)熱膏以填補(bǔ)接觸面之間的間隙，并利用螺絲加強(qiáng)二者之間的附著力，加強(qiáng)導(dǎo)熱效果。

　　路徑（2）：散熱器本身會根據(jù)時間的不同，于不同的位置造成溫度差。其總導(dǎo)熱量為Q，即某段時間內(nèi)散熱機(jī)構(gòu)所可以導(dǎo)出的總熱量，是由（1） 發(fā)熱體與散熱器兩端的溫差△T = Tj-Th ；（2） 散熱器的導(dǎo)熱系數(shù)K；（3） 熱傳總面積A；（4） 熱傳的直線距離L所組成的。

　　其散熱公式為：

　　在LED散熱設(shè)計時，Tj有最高限制，由提高散熱系數(shù)，增加散熱面積（鰭片數(shù)量），或縮短熱傳的直線距離，皆可提高散熱機(jī)構(gòu)單位時間的導(dǎo)熱量。其中金屬材料的高導(dǎo)熱性和高性價比為首要選擇。

　　路徑（3）：熱散逸機(jī)制包含熱對流與熱輻射。無論對流或者輻射，其成效與散熱器的表面積皆成正比關(guān)系，若散熱器的總表面積越大，則散熱效果越佳。散熱鰭片越多，可增加總表面積；但在限制的體積內(nèi)，設(shè)計過多數(shù)量的鰭片，反而抑制了對流的效果。現(xiàn)在有許多熱設(shè)計，利用外部風(fēng)扇強(qiáng)制對流，達(dá)到將熱強(qiáng)制移除的效果，但此設(shè)計牽制到噪音，電路等限制問題，在此不多加贅述。

　　路徑（4）：相對于未處理的散熱器，在散熱器表面覆蓋一層高輻射率材料（輻射率與等于1），如陶瓷或深色皮膜等，加強(qiáng)表面熱輻射效果。一般常見的表面陽極處理，或表面蝕刻，都是提高熱輻射能力的方法。

　　散熱器設(shè)計重點在于：

　　（1） LED組件和散熱器之間的緊密度及接觸面的平整度；

　　（2） 散熱器總表面積；

　　（3） 散熱器材質(zhì)選擇；

　　（4） 鰭片數(shù)量優(yōu)化（氣體流動設(shè)計）

　　結(jié)語

　　LED封裝是一個涉及到多學(xué)科（如光學(xué)、熱學(xué)、機(jī)械學(xué)、電學(xué)、力學(xué)、材料學(xué)、半導(dǎo)體學(xué)等）的研究課題。從某個方面來說，LED封裝不僅是一門制造技術(shù)，而且也是一門基礎(chǔ)科學(xué)，良好的封裝需要對熱學(xué)、光學(xué)、材料和工藝力學(xué)等物理本質(zhì)的理解和應(yīng)用。LED封裝設(shè)計應(yīng)與晶片設(shè)計同時進(jìn)行，并且需要對光、熱、電、結(jié)構(gòu)等性能統(tǒng)一考慮，將眾多器件集成化，形成LED模組，從而推進(jìn)LED照明更好更快地向前發(fā)展。

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