LED灯虽然是冷光源,但是其散热对比于白炽灯等热光源来说要让人头疼的多。白炽灯虽然产热较多,但都能以热辐射的形式及时的排除到外界空气中。LED灯虽然产热较少,但热量主要集中在灯具内部,如果散热处理不好,很容易使电子元器件温度升高,轻则加快LED灯的光衰进程,影响使用时间,严重的会直接造成“死灯”现象。
传统LED灯多采用铝基板,通过铝基板将电路板热量传导给散热鳍片,从而与外部空气交换热量。导热链路中间的缝隙或者连接多采用导热胶水固定或者灌缝。但是胶水耐候性能差,在不断地使用过程中,会慢慢劣化,其主要原因是胶水会在随时间推进不断吸收空气中的水分。胶水劣化会导致其散热性能急剧降低,成为LED使用中的一大隐患。于是LED企业就开始思索一个问题,能不能研发出一种胶水的替代品呢?
目前LED灯的组装主要分两个步骤:1、将LED晶片用焊接的方式固定在铝基板上。2、铝基板涂抹导热膏后再用螺丝固定在散热鳍片上。热量经LED晶粒传递给铝基板,再由铝基板传递给散热鳍片,散热鳍片与外界空气完成热量交换,至此,一个完整的导热链路就此形成。
在一个完整导热链路中,一共涉及到三层胶水的使用,其中胶水层作为导热链路的一环,参与到热传导中去。三层胶水分别为:
1、固晶胶。固晶胶的主要作用是将晶粒固定在固晶座或者固晶基板上。且不论固晶胶是绝缘胶还是导电胶,均具有胶水的特性。
2、铝基板中铜箔与导热铝板的粘接胶。这一层胶水主要作用是将铜箔与导热铝板结合在一起。可以根据这层胶水导热性能区分为低导热铝基板、中导热铝基板、高导热铝基板、超高导热铝基板等不同等级。
3、铝基板涂抹导热膏。为了排除掉铝基板与散热鳍片之间缝隙中的空气这个热的不良导体。通常会在铝基板上涂抹导热膏,或者使用导热硅胶片,是铝基板与散热鳍片紧密贴合。
知道了三层胶水的使用,我们下面来看一下,解决这三层胶水的替代方案。
关于首层固晶胶,可以采用共晶制程或锡膏经回流焊制程的方式来取代。可以避免固晶胶的使用。
第二层的铜箔与铝板的导热黏着胶可以用高温陶瓷基板来取代。高温陶瓷基板烧制时可在两面覆以铜箔,经1100摄氏度以上高温烧结,经过高温灼烧后,两种不同的物质之间会产生一种特殊的化学键,这种化学键能保证其结合部位不易撕裂。
有了高温陶瓷基板,当然解决第三层的胶水也不存在什么问题了。带双面铜箔片的陶瓷基可以一面作为电路板,另一面与铝制散热鳍片直接焊接,当然散热构建需要做可焊性处理。
无论金属还是陶瓷,其导热性能都不会像胶水一样受时间因素影响特别明显。相信在将来的LED灯市场,这种散热解决方式将会成为主流。
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