隨著LED 燈功率的增大和發(fā)熱熱流密度迅猛增加，大功率LED 燈的散熱問題急需改善，業(yè)內(nèi)已經(jīng)對大功率LED 燈的散熱問題作出了很多的努力: 通過對芯片外延結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計，使用表面粗化技術(shù)等提高芯片內(nèi)外量子效率，減少無輻射復合產(chǎn)生的晶格振蕩，從根本上減少散熱組件負荷; 通過優(yōu)化封裝結(jié)構(gòu)、材料，選擇以鋁基為主的金屬芯印刷電路板( MCPCB) ，使用陶瓷、復合金屬基板等方法，加快熱量從外延層向散熱基板散發(fā)。多數(shù)廠家還建議在高性能要求場合中使用散熱片，依靠強對流散熱等方法促進大功率LED 散熱。盡管如此，單個LED 產(chǎn)品目前也僅處于1 ～ 10 W 級的水平，散熱能力仍亟待提高。相當多的研究將精力集中于尋找高熱導率熱沉與封裝材料，然而當LED 功率達到10 W 以上時，這種關注遇到了相當大的阻力。即使施加了風冷強對流方式，犧牲了成本優(yōu)勢，也未能獲得令人滿意的變化。本設計方案針對此種散熱問題從結(jié)構(gòu)上和散熱材料選擇上對散熱器進行大膽的設計創(chuàng)新，實驗結(jié)果證明散熱效果優(yōu)于傳統(tǒng)散熱器。

　　1 設計方案

　　本設計以30 W 大功率LED 燈為研究對象，對其進行散熱問題的研究。從結(jié)構(gòu)設計方面和材料選擇兩個方面進行創(chuàng)新研究。

　　1. 1 市場現(xiàn)有的散熱技術(shù)

　　如圖1 所示。

　　圖1 中: ( 101 為散熱鋁型材; 102 為導熱硅膠墊片/硅脂; 103 ～ 106 組成鋁基板; 其中103 為鋁板;104 為絕緣層; 105 為敷銅層; 106 為阻焊層; 201 ～204 組成LED 燈; 其中201 為電極; 202 為LED 底座; 203 為LED 的PN 結(jié); 204 為硅膠) ，然后使用錫膏將LED 焊接于鋁基板的敷銅層上，如圖1 黑色箭頭所示。LED 的PN 結(jié)發(fā)出的熱量經(jīng)過LED 底座一錫膏焊接層—敷銅層—絕緣層—鋁板—導熱硅膠墊片/硅脂—散熱鋁型材—散發(fā)于空氣中，這樣就完成了散熱過程。

　　圖2 為目前普遍使用的散熱器的實物圖，其主體部分只是一個鋁質(zhì)材料，雖制作成本較為低廉，但是散熱效果一般，已經(jīng)不能滿足功率日益增高的LED 燈的需求，所以研發(fā)改進散熱器的工作顯得尤為急切。