無論是L ED 功率器件還是模組,增加光輸出的瓶頸是散熱問題。增加功率使熱量積聚,造成結溫升高,而結溫升高會導致發(fā)光效率下降、發(fā)光波長移動、壽命降低。散熱的最理想方案無疑是利用產生的熱量作為能源,將熱量轉移出器件,而將熱管技術應用到燈具式模組的散熱中,正是這種措施,突破了Haitz 定律,使單個封裝L ED 器件的光通量輸出更快地達到通用光源的要求。

1 熱管技術

熱管散熱技術是1963 年美國G1W1Grover 發(fā)明的。熱管是依靠自身內部工作液體相變來實現(xiàn)傳熱的傳熱的元件。熱管一端為蒸發(fā)端,另一端為冷凝端,它是由高純度的無氧銅管及銅網組成,內充適量的液體作為工作流體。當受熱端將工作液體蒸發(fā)成氣相,氣流經過中空管道流到冷卻端,冷卻后將工作流體凝結成液相,冷凝液再借銅網的毛細組織吸回受熱端,如此完成吸放循環(huán),即通過液體物質的相變化并循環(huán)不止,快速進行,可在一定的溫差下將熱量源源不斷的傳導開來。其特點是重量輕、結構簡單、熱傳熱量大,速度快、耐用壽命長,容易存放保管,本身不耗電。

2 熱管技術LED 點光源

Neopac 公司巧妙地將熱管技術應用于功率L ED 模組的散熱上,他們在熱管上加上一系列環(huán)繞熱管的圓形散熱翼片,以增強熱量向環(huán)境的轉移,將芯片安裝在熱管熱端的頂部,這種熱管是通常用作功率L ED 熱沉銅的導熱性高100 倍。表1 列出了熱管長度、圓翼直徑與熱阻、耗散功率之間的關系。可見熱阻很低,80 mm 長,圓翼直徑20 mm ,熱阻為1210 ℃/ W ,長度增加到110 m , Rja = 919℃/ W ,圓翼直徑增加到30 mm , Rja = 616 ℃/ W。圓翼直徑增加到75 mm , Rja = 219 ℃/ W。例如,66mm 長的熱管,30 mm 圓翼直徑,在其頂部封裝光源直徑僅515 mm ,約0124 cm2 ,芯片上能耗散5 W ,仍保持結溫103 ℃,安全限制為120 ℃。相應熱流達到500 W/ cm2