解析稀土高亮度大功率LED照明燈具的光效和散熱

稀土大功率LED燈具除了結構簡化外還集成了以下技術：散熱器與燈殼一體化散熱結構，單片式結構，使燈具完全裸露在環境空氣中，無蓄熱空腔存在；稀土合金材料制作的散熱器導熱率高熱阻低，稀土合金均溫板結構設計使熱量散發均勻，無高溫區域；不同導熱材料之間的精密配合技術和熱變形模數匹配技術，使接觸緊密、熱阻低；使用高效導熱介質材料，降低接觸面熱阻；運用空氣動力學以及熱力學原理設計穿孔立體網格狀散熱器形成“煙囪式”散熱方式，加速空氣對流循環，同時過孔結構使灰塵無處依附，保證了散熱片與空氣的直接接觸面積；納米的熱輻射涂層，增加了燈具的熱輻射能力。

稀土熒光粉的不斷改進，使得整體照明工業受惠--金鹵燈、高壓鈉燈、熒光管節能燈以及最新的大功率LED燈。

高效率的光源轉換，使得大功率LED燈的光效提升，熱耗減少。相同功耗可以有更高的亮度；如果亮度相等，那就等于熱耗能減少。這對于怕熱的LED芯片自然是利多。不過，由于真正轉為光能輻射出發光體的能量最多只有百分之三十左右，大部分的能量仍然還是以熱能形式殘留在LED芯片上。

LED芯片本身的襯底材料、固晶方式也越來越趨于高效導熱：

1.美國CREE公司獨特的碳化硅襯底，是目前導熱率最高的LED芯片襯底，40x40mil尺寸的芯片可以最高承受1000MA的電流，只要后續的導熱散熱沒有這個額定1W功率的芯片，用到3W也沒有燒毀的顧慮。

2.傳統藍寶石襯底的芯片，不干示弱，研制出覆晶安裝芯片的方法。將面上的兩個電極翻到底面，直接用銀漿焊接到金屬導熱基板。這樣熱量的傳送比以往用導熱銀膠固晶要直接。另外新近日、韓、臺灣的大功率LED芯片也有以增加一層金屬鍍層在藍寶石襯底的方法，這樣也可以用銀漿取代銀膠來固晶。銀漿固化后導熱率接近純銀，比銀膠導熱率要高。

導熱銅片的改進--金剛石-銅復合材料

LED芯片如果不是以COB方式直接固晶在線路基板上，就會找一個導熱快的材料做為與散熱鰭片接軌的中間媒介。銅是金屬中導熱僅略次于銀的材料，價格較低，所以目前銅是最普遍的大功率LED芯片的熱中轉材料。

然而銅的熱膨脹系數（19左右）比藍寶石襯底的熱膨脹系數（5左右）相差過大。所以用銅做芯片導熱載體在嚴苛的使用環境中，有芯片崩裂的風險。芯片尺寸受限。而今國內已開發出金剛石-銅復合片。導熱率比純銅高；熱膨脹系數比銅低，預計大批量生產后，價格可以讓生產大功率LED芯片集成塊的廠家接受。最新實驗報告，用100W的集成模塊對比，用純銅片的模塊在芯片溫度高到75攝氏度時，用金剛石-銅復合片的模塊芯片溫度只有65攝氏度。