散熱技術(shù)方法是LED產(chǎn)品的制勝關(guān)鍵

　　隨著LED材料及封裝技術(shù)的不斷演進(jìn)，促使LED產(chǎn)品亮度不斷提高，LED的應(yīng)用越來越廣，以LED作為顯示器的背光源，更是近來熱門的話題，主要是不同種類的LED背光源技術(shù)分別在色彩、亮度、壽命、耗電度及環(huán)保訴求等均比傳統(tǒng)冷陰極管（CCFL）更具優(yōu)勢，因而吸引業(yè)者積極投入。

　　最初的單芯片LED的功率不高，發(fā)熱量有限，熱的問題不大，因此其封裝方式相對簡單。但近年隨著LED材料技術(shù)的不斷突破，LED的封裝技術(shù)也隨之改變，從早期單芯片的炮彈型封裝逐漸發(fā)展成扁平化、大面積式的多芯片封裝模組；其工作電流由早期20mA左右的低功率LED，進(jìn)展到目前的1/3至1A左右的高功率LED，單顆LED的輸入功率高達(dá)1W以上，甚至到3W、5W封裝方式更進(jìn)化。

　　由于高亮度高功率LED系統(tǒng)所衍生的熱問題將是影響產(chǎn)品功能優(yōu)劣關(guān)鍵，要將LED組件的發(fā)熱量迅速排出至周遭環(huán)境，首先必須從封裝層級（L1& L2）的熱管理著手。目前業(yè)界的作法是將LED芯片以焊料或?qū)岣嘟釉谝痪鶡崞希?jīng)由均熱片降低封裝模組的熱阻抗，這也是目前市面上最常見的LED封裝模組，主要來源有Lumileds、OSRAM、Cree 和Nicha等LED國際知名廠商。

　　許多終端的應(yīng)用產(chǎn)品，如迷你型投影機(jī)、車用及照明用燈源，在特定面積下所需的流明量需超過上千流明或上萬流明，單靠單芯片封裝模組顯然不足以應(yīng)付，走向多芯片LED封裝，及芯片直接黏著基板已是未來發(fā)展趨勢。

　　散熱問題是在LED開發(fā)用作照明物體的主要障礙，采用陶瓷或散熱管是一個(gè)有效防止過熱的方法，但散熱管理解決方案使材料的成本上升，高功率LED散熱管理設(shè)計(jì)的目的是有效地降低芯片散熱到最終產(chǎn)品之間的熱阻，R junction-to-case是其中一種采用材料的解決方案，提供低熱阻但高傳導(dǎo)性，通過芯片附著或熱金屬方法來使熱直接從芯片傳送到封裝外殼的外面。

　　當(dāng)然，LED的散熱組件與CPU散熱相似，都是由散熱片、熱管、風(fēng)扇及熱界面材料所組成的氣冷模組為主，當(dāng)然水冷也是熱對策之一。以當(dāng)前最熱門的大尺寸 LED TV背光模組而言，40英寸及46英寸的LED背光源輸入功率分別為470W及550W，以其中的80%轉(zhuǎn)成熱來看，所需的散熱量約在360W及440W 左右。

　　那么該如何將這些熱量帶走？目前業(yè)界有用水冷方式進(jìn)行冷卻，但有高單價(jià)及可靠度等疑慮；也有用熱管配合散熱片及風(fēng)扇來進(jìn)行冷卻，比方說日本大廠SONY的 46吋LED背光源液晶電視，但風(fēng)扇耗電及噪音等問題還是存在。因此，如何設(shè)計(jì)無風(fēng)扇的散熱方式，可能會是決定未來誰能勝出的重要關(guān)鍵。

　　下面就為大家介紹幾種散熱方式和散熱的材質(zhì)。

　　散熱方式

　　一般說來，依照從散熱器帶走熱量的方式，可以將散熱器分為主動(dòng)式散熱和被動(dòng)式散熱。所謂的被動(dòng)式散熱，是指通過散熱片將熱源LED光源熱量自然散發(fā)到空氣中，其散熱的效果與散熱片大小成正比，但因?yàn)槭亲匀簧l(fā)熱量，效果當(dāng)然大打折扣，常常用在那些對空間沒有要求的設(shè)備中，或者用于為發(fā)熱量不大的部件散熱，如部分普及型主板在北橋上也采取被動(dòng)式散熱，絕大多數(shù)采取主動(dòng)式散熱式，主動(dòng)式散熱就是通過風(fēng)扇等散熱設(shè)備強(qiáng)迫性地將散熱片發(fā)出的熱量帶走，其特點(diǎn)是散熱效率高，而且設(shè)備體積小。

　　主動(dòng)式散熱，從散熱方式上細(xì)分，可以分為風(fēng)冷散熱、液冷散熱、熱管散熱、半導(dǎo)體制冷、化學(xué)制冷等等。

　　風(fēng)冷風(fēng)冷散熱是最常見的散熱方式，相比較而言，也是較廉價(jià)的方式。風(fēng)冷散熱從實(shí)質(zhì)上講就是使用風(fēng)扇帶走散熱器所吸收的熱量。具有價(jià)格相對較低，安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。但對環(huán)境依賴比較高，例如氣溫升高以及超頻時(shí)其散熱性能就會大受影響。

　　液冷

　　液冷散熱是通過液體在泵的帶動(dòng)下強(qiáng)制循環(huán)帶走散熱器的熱量，與風(fēng)冷相比，具有安靜、降溫穩(wěn)定、對環(huán)境依賴小等等優(yōu)點(diǎn)。液冷的價(jià)格相對較高，而且安裝也相對麻煩一些。同時(shí)安裝時(shí)盡量按照說明書指導(dǎo)的方法安裝才能獲得最佳的散熱效果。出于成本及易用性的考慮，液冷散熱通常采用水做為導(dǎo)熱液體，因此液冷散熱器也常常被稱為水冷散熱器。

　　熱管

　　熱管屬于一種傳熱元件，它充分利用了熱傳導(dǎo)原理與致冷介質(zhì)的快速熱傳遞性質(zhì)，通過在全封閉真空管內(nèi)的液體的蒸發(fā)與凝結(jié)來傳遞熱量，具有極高的導(dǎo)熱性、良好的等溫性、冷熱兩側(cè)的傳熱面積可任意改變、可遠(yuǎn)距離傳熱、可控制溫度等一系列優(yōu)點(diǎn)，并且由熱管組成的換熱器具有傳熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、流體阻損小等優(yōu)點(diǎn)。其導(dǎo)熱能力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過任何已知金屬的導(dǎo)熱能力。

　　半導(dǎo)體制冷

　　半導(dǎo)體制冷就是利用一種特制的半導(dǎo)體制冷片在通電時(shí)產(chǎn)生溫差來制冷，只要高溫端的熱量能有效的散發(fā)掉，則低溫端就不斷的被冷卻。在每個(gè)半導(dǎo)體顆粒上都產(chǎn)生溫差，一個(gè)制冷片由幾十個(gè)這樣的顆粒串聯(lián)而成，從而在制冷片的兩個(gè)表面形成一個(gè)溫差。利用這種溫差現(xiàn)象，配合風(fēng)冷/水冷對高溫端進(jìn)行降溫，能得到優(yōu)秀的散熱效果。半導(dǎo)體制冷具有制冷溫度低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，冷面溫度可以達(dá)到零下10℃以下，但是成本太高，而且可能會因溫度過低導(dǎo)致造成短路，而且現(xiàn)在半導(dǎo)體制冷片的工藝也不成熟，不夠?qū)嵱谩?/p>

　　化學(xué)制冷

　　所謂化學(xué)制冷，就是使用一些超低溫化學(xué)物質(zhì)，利用它們在融化的時(shí)候吸收大量的熱量來降低溫度。這方面以使用干冰和液氮較為常見。比如使用干冰可以將溫度降低到零下20℃以下，還有一些更“變態(tài)”的玩家利用液氮將CPU溫度降到零下100℃以下（理論上），當(dāng)然由于價(jià)格昂貴和持續(xù)時(shí)間太短，這個(gè)方法多見于實(shí)驗(yàn)室或極端的超頻愛好者。