LED芯片散熱焦耳熱分布失效分析

2021-12-18 14:25:17

LED芯片是LED照明的核心部件。芯片溫度過高會(huì)嚴(yán)重影響LED壽命和發(fā)光質(zhì)量。散熱器作為芯片唯一的散熱手段，在設(shè)計(jì)時(shí)必須注意溫度分布。本文主要介紹了利用紅外熱像儀檢測(cè)發(fā)光二極管芯片的散熱器。通過分析和改進(jìn)散熱器的設(shè)計(jì)，可以發(fā)現(xiàn)材料或設(shè)計(jì)上的問題，從而提高LED產(chǎn)品的質(zhì)量。

通過對(duì)比8種LED設(shè)計(jì)，可以看出右下角散熱效果最差，右上角散熱效果最好。

發(fā)光二極管芯片溫度與散熱器的關(guān)系

LED芯片不應(yīng)超過120，LED的使用壽命與溫度成反比。如果溫度過高，LED的光衰減會(huì)增加，影響使用壽命。

散熱器起到冷卻LED芯片的作用。無散熱片、散熱片設(shè)計(jì)不良或散熱片選材不當(dāng)都會(huì)嚴(yán)重影響散熱效果，導(dǎo)致LED壽命縮短或LED變色。

案例：在大型LED廠商中，研發(fā)的項(xiàng)目組；d部門為芯片設(shè)計(jì)了散熱方案，需要考慮散熱效果和尺寸，因此設(shè)計(jì)了6種散熱器進(jìn)行研究。見圖，左下、中下、右下、左上、中上、右上，散熱器面積依次增大。使用相同的芯片，相同的輸入電壓和電流，相同的點(diǎn)亮?xí)r間，觀察不同散熱器的發(fā)熱情況，為散熱器的設(shè)計(jì)提供溫度依據(jù)。

不同翅片的加熱狀態(tài)

圖中“中上”溫度為48.1，與散熱器尺寸的溫度趨勢(shì)不一致。正常計(jì)算應(yīng)在43-44之間。

說明散熱片的設(shè)計(jì)或材料選擇有問題。該圖還可以根據(jù)面積大小和溫度對(duì)單位面積的散熱量進(jìn)行定量分析計(jì)算。

散熱器的定量分析

圖中，LED芯片(右邊的圓圈)采用長(zhǎng)散熱器，利用SmartView軟件對(duì)不同距離的溫度分布進(jìn)行線性分析。

散熱器上有一個(gè)金屬帶段，因此在溫度線性分析期間，由于發(fā)射率，金屬帶的溫度較低(在黑色圓圈處)。

方形散熱器，對(duì)角對(duì)角溫度分布

行業(yè)應(yīng)用

發(fā)光二極管芯片或器件制造商，研發(fā)；d部門。