光寶(Lite-On)LTW-M670ZVS(3020)0.07W，20mA160

　　琉明斯30140.1W，30mA45

　　由表中可見，Cree公司的LED的熱阻因?yàn)椴捎昧颂蓟枳骰?，要比其他公司的熱阻至少低一倍。大功率LED為了改進(jìn)散熱通常在基底下面再放一塊可焊接的銅底板以便焊到散熱器上去。這些熱阻實(shí)際上都是在這個(gè)銅底板上測(cè)得的。

　　是不是碳化硅就是LED襯底的最佳選擇呢，不是這樣，任何事物都會(huì)有創(chuàng)新和發(fā)展的，最近***的鉆石科技開發(fā)出了鉆石島外延片(DiamondIslandsWafer，DIW)做為生產(chǎn)超級(jí)LED的基材。這種LED的熱阻可以低至<5°C/W。用它制成的超級(jí)LED可發(fā)出極強(qiáng)的紫外光，其強(qiáng)度不因高溫而降低，反而會(huì)更亮。其結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

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　　圖4.采用類鉆碳(DiamondLikeCarbon，DLC)的鍍膜可以大大改善LED的散熱

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　　圖5.用DLC鍍膜和鋁結(jié)合可以比其它結(jié)構(gòu)的LED有更好的散熱特性

　　而且采用紫外線來激發(fā)各種熒光粉也可以得到所需要的各種顏色的LED。而且熒光粉不是采用和環(huán)氧樹脂或硅膠混合的方法而是直接涂于芯片表面還可以避免由于環(huán)氧樹脂和硅膠的老化而產(chǎn)生的光衰。

　　這將會(huì)使整個(gè)LED產(chǎn)生革命性變化。而且擺脫了日美等國(guó)的專利束縛。

　　三.集成LED的散熱

　　現(xiàn)在有不少?gòu)S商把很多LED晶粒集成在一起以得到大功率的LED。這種LED的功率可以達(dá)到5W以上，大多以10W，25W，和50W的功率等級(jí)出現(xiàn)。為了把多個(gè)LED晶粒(以共晶(Eutectic)或覆晶(Flip-Chip)封裝)連接在一起，因?yàn)檫@些晶粒極為精細(xì)，所以需要采用精確的印制電路進(jìn)行連接。為了得到更好的散熱特性，通常采用陶瓷基板。這種陶瓷基板是由氧化鋁和氮化鋁構(gòu)成。各種材料的導(dǎo)熱系數(shù)如下表所示。

　　材料導(dǎo)熱系數(shù) W/mK

　　FR4 (普通印制板的玻璃纖維)0.2

　　氧化鋁17-27

　　氮化鋁170-230

　　金315

　　銀425

　　銅398

　　不論氮化鋁還是氧化鋁，它們都是一種絕緣的陶瓷材料，所以可以把印制電路做在上面。但是氮化鋁具有高10倍的導(dǎo)熱系數(shù)，所以現(xiàn)在更常用氮化鋁。過去采用厚膜電路，但是其表面不平，電路邊緣毛糙，而且需要800°C以上的燒結(jié)溫度。現(xiàn)在大多采用薄膜電路，因?yàn)樗恍枰?00度以下的工藝，表面平整度可以<0.3um，不會(huì)有氧化物生成，附著性好，電路精細(xì)，誤差低于+/-1%。它實(shí)際上是采用照相刻蝕的方法來制作，采用氧化鋁為基底的薄膜電路制備的具體過程如下：

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　　圖6.薄膜電路的制備過程

　　采用氮化鋁的制作方法相同。

　　第二部分LED燈具的散熱

　　前面講的是LED芯片的散熱，然而任何LED都會(huì)制成燈具，所以LED芯片所產(chǎn)生的熱量最后總是通過燈具的外殼散到空氣中去。如果散熱不好，因?yàn)長(zhǎng)ED芯片的熱容量很小，一點(diǎn)點(diǎn)熱量的積累就會(huì)使得芯片的結(jié)溫迅速提高，如果長(zhǎng)時(shí)期工作在高結(jié)溫的狀態(tài)，它的壽命就會(huì)很快縮短。然而這些熱量要能夠真正引導(dǎo)出芯片到達(dá)外部空氣，要經(jīng)過很多途徑。具體來說，LED芯片所產(chǎn)生的熱，從它的金屬散熱塊出來，先經(jīng)過焊料到鋁基板的PCB，再通過導(dǎo)熱膠才到鋁散熱器。所以LED燈具的散熱實(shí)際上包括導(dǎo)熱和散熱兩個(gè)部分?，F(xiàn)在先來看一下每一個(gè)環(huán)節(jié)的導(dǎo)熱性能。

　　四.各種電路基板的導(dǎo)熱

　　在把LED連接到散熱器之前，首先要把它們焊接到電路中去，因?yàn)槭紫纫堰@些LED連接成幾串幾并，同時(shí)還要把他們和恒流源在電路上連接起來。最簡(jiǎn)單的辦法是把它們直接焊接到普通印制板上去。對(duì)于一些很小功率的LED，例如LED指示燈的確是可以這樣做的。但是對(duì)于大多數(shù)高亮度和高功率LED來說，普通玻璃纖維印制板的導(dǎo)熱性能就顯得太差了，而必須改成用銅基板或鋁基板甚至陶瓷覆銅板。各種基板的性能如下：

　　基板類型特點(diǎn)

　　普通印制電路板技術(shù)成熟，具有Layout上的優(yōu)勢(shì)，散熱性能差、尺寸大，只適合于低功率產(chǎn)品

　　柔性印制電路重量輕，可彎性，厚度薄， 熱傳導(dǎo)率約為：2~3W/mK

　　高導(dǎo)熱系數(shù)鋁基板印制板基底為鋁板，熱傳導(dǎo)率約為1~2.2W/mK

　　陶瓷覆銅板DCB熱傳導(dǎo)率高，約200~800W/mK，制作困難，不易量產(chǎn)