【新】有效延长工业照明LED使用寿命的散热板材,您知道吗?

2016-06-17 世强 Raymond

在工业LED照明市场,大功率LED的散热问题一直是个重大的问题。究其根本来说,主要是由于LED是个光电器件,其工作过程中只有25%~40%的电能转化成光能,其余的电能几乎都转换成热能,使温度升高。举例来说,1个10W白光LED,假设其光电转换效率为40%,则有6W的电能转化为热能,若不加散热措施,则大功率LED的内芯温度会急速上升,当温度上升到LED的最大允许温度时(一般为150℃),大功率LED的光通量、发光波长、LED的正向电压等都会造成损伤,从而导致LED的使用寿命会大幅度减少。


下图是典型的LED照明示意图。封装好后的LED通过焊接的方式安装在LED安装材质上,然后LED安装材质和外部的散热器紧紧相连,使其发光产生的热量通过安装的材质传导到外部的散热器上。由此可见,LED的热量能否有效的传递到外部的散热器上,LED安装材质占据了很大的因素。


LED照明示意图

 图1:LED照明示意图


传统的LED安装材质是FR4材料,又称为环氧玻璃布层压板,其导热系数约为0.25~0.4W/M.K。正是由于其导热系数较低,LED的热量无法有效的传递到外部的散热器上。针对这种要求,Rogers推出了92ML板材,该板材采用环氧树脂填充陶瓷,导热系数(Z轴)为2.0 W/m-K,是普通的FR-4材料的6-8倍。FR4和92ML板材的特性比较如下图。


FR4和92ML板材的特性比较

图2:FR4和92ML板材的特性比较


为更加真实的展示92ML板材相对于FR4板材的良好导热特性,我们进行了相关的实验。实验条件为:在92ML和FR4PCB板上焊接专用的片式发热电阻,在电阻的两端增加固定的恒流源,使其发热,一个小时后,用红外测温仪测试并记录其温度。
 

92ML VS FR-4 板温对比

图3:92ML VS FR-4 板温对比


由上图可见,在外部环境相同的条件下,92ML系列板材和FR4板材相比,其顶面(Top)的温度可以降低约30℃,其底面(Bottom)的温度可以降低约37℃。


综上可知,92ML系列板材可以有效的降低工业照明LED的结点温度,从而使LED的使用寿命大大增加。

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