如何减小LED的热阻值

对于一个LED管，设法降低PN结与应用环境的热阻是提高器件散热能力的根本途径。由于环氧胶是低热导材料，因此PN结处产生的热量很难通过透明环氧向上散热到环境中去、大部分热量通过衬底、银浆、管壳、环氧粘结层、PCB与热沉向下发散。显然、相关材料的导热能力将直接影响器件的热阻与散热性能。
表85-1 LED衬底材料的热导系数：
材料 Si Al2O3 GaAs SiC
热导系数
（w/m•k） 75 25 18 49

表85-2常用热沉材料的热导系数：
材料 碳铜 黄铜 铝合金 金 银 锡 锌 纯铜 纯铝 纯铁
热导系数
（w/m•k） 36.7~39.2 109 162 315 427 427 121 398 236 81.1
表85 – 1、表85 –2 指出了若干常用的衬底与热沉材料的导热系数值。银浆与环氧的数据未在表中列出，他们的导热系数值分别为20–30 w/m•k与15–25 w/m•k。知道了材料的热导系数，即可根据下式计算热阻值：
Rθ=h/ρ*s
式中 为物体的热导系数，单位为w/m•k（瓦/米*度）。S为物体截面积单位为㎡（平方米）。H为导热路径上二个节点间的距离，单位为m（米）。显然为减小LED的总热阻，应设法减小芯片PN结到环境之间的距离，增大散热通道面积及采用高热导的材料，由于LED的衬底材料GaAs、蓝宝石以及环氧、银浆与粘结剂均是一些低热导的材料，为减小热阻，近年来相继开发了去除GaAs衬底、采用倒装结构以及改用金属直接替代胶结等新技术。目前这些技术逐渐成熟，并大量投入生产。
由表85 – 2可知，纯铜与纯铝是二种具有极高热导的适与制造LED支架与热沉的材料。材料确定后，散热通道的截面积与散热片表面积的大小决定了器件的总热阻。实验指出，散热面积越大，热阻越低。另外，通过风扇使环境气氧产生了强制交换，也是减小阻的有效途径。