[发明专利]一种LED散热方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种LED散热方法，属于LED技术领域。

背景技术

LED的散热现在越来越为人们所重视，这是因为LED的光衰或其寿命是直接和其结温有关，散热不好结温就高，寿命就短，依照阿雷纽斯法则温度每降低10℃寿命会延长2倍。目前LED的发光效率还是比较低，从而引起结温升高，寿命降低。为了降低结温以提高寿命就必须十分重视散热的问题。LED的散热设计必须从芯片开始一直到整个散热器，每一个环节都要给予充分的注意。任何一个环节设计不当都会引起严重的散热问题。过去的LED路灯在长期工作中的大量失效，一半以上是散热设计欠缺所引起，另一半是电源失效所引起。所以对散热的设计必须给以充分的重视。

LED发热的原因是因为所加入的电能并没有全部转化为光能，而是一部分转化成为热能。LED的光效目前只有100lm/W，其电光转换效率大约只有20~30%左右。也就是说大约70%的电能都变成了热能。

具体来说，LED结温的产生是由于两个因素所引起的：（1）内部量子效率不高，也就是在电子和空穴复合时，并不能100％都产生光子，通常称为由“电流泄漏”而使PN区载流子的复合率降低。泄漏电流乘以电压就是这部分的功率，也就是转化为热能，但这部分不占主要成分，因为现在内部光子效率已经接近90％。（2）内部产生的光子无法全部射出到芯片外部而最后转化为热量，这部分是主要的，因为目前这种称为外部量子效率只有30％左右，大部分都转化为热量了。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LED散热方法，以便能够更好地方便针对LED进行散热，以提高LED的使用寿命和效率。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。

一种LED散热方法，具体包括以下方面：

（1）衬底材料：采用电子级锗硅合金材料作为衬底材料，衬底材料上沉积有一层氮化硅与氮化铝的混合物作为缓冲层。

（2）基板散热：采用掺有陶瓷填充物的改性环氧树脂或环氧玻璃布粘结片，通过热压的方式将铜铝箔绝缘体和上述衬底材料粘结起来。

（3）直接印刷电路的方式：在上述基板材料上直接印刷生成陶瓷印制电路，具体步骤为：先在衬底材料的表面用微弧氧化生长一层70～120μm厚的氧化铝薄膜，再用溅射或丝网印刷的方式制作电路层。该方法的优点是结合力强，导热系数高达2.1W/m.K，而且氧化层的热膨胀系数和基板材料差不多，其剥离强度高达5N/mm以上。

（4）采用柔性印制板：采用柔性印制板贴到铝散热器上，具体方法为：在铝散热器上喷镀铜，然后在柔性印制板上打洞，使得LED的铜底板直接暴露在散热器面上，然后采用低温焊锡进行焊接。这种方法可以免除掉基板的热阻和导热硅胶或硅片的热阻，从而大大提高了散热效率。

（5）采用热管技术：热管也称为相变导热器，因为在其中的液体从液相变为气相而导热。它的热阻非常小，大约只有0.065°C/W。该热管内壁采用铜粉烧结，以利于变回液相的载热体吸附其上而回流。该热管与前端的铝基板以及后端的铝散热器的结合部紧密地接触，在其结合部采用高质量的导热硅胶涂敷。

（6）设置鳍片散热器：散热器采用鳍片的形状是为了加大散热面积，以利于辐射散热和对流散热。散热器材料采用铝铜合金。

该发明的有益效果在于：本发明技术中，通过针对衬底材料、基板、粘结体、散热器进行改进，采用特殊材料以增强器导热性，从而提高其散热性，并采用热管技术和直接印刷电路的方式，改善LED散热结构，从而能够有效地提高和改善LED的散热效果，延长LED的使用寿命。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式进行描述，以便更好的理解本发明。

实施例

本实施例的LED散热方法，具体包括以下方面的改进：

（1）衬底材料：采用电子级锗硅合金材料作为衬底材料，衬底材料上沉积有一层氮化硅与氮化铝的混合物作为缓冲层。

（2）基板散热：采用掺有陶瓷填充物的改性环氧树脂或环氧玻璃布粘结片，通过热压的方式将铜铝箔绝缘体和上述衬底材料粘结起来。

（3）直接印刷电路的方式：在上述基板材料上直接印刷生成陶瓷印制电路，具体步骤为：先在衬底材料的表面用微弧氧化生长一层70～120μm厚的氧化铝薄膜，再用溅射或丝网印刷的方式制作电路层。该方法的优点是结合力强，导热系数高达2.1W/m.K，而且氧化层的热膨胀系数和基板材料差不多，其剥离强度高达5N/mm以上。