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金刚石热沉片,,大功率LED散热的一把好手!!!!

时间:2023-01-04浏览次数:907

随着大规模矩阵型的LED灯的使用,,,能耗也会变得越来越大,,如果不能及时的处理散热问题,,,将会导致热量集中在二极管的 PN结,,,,就会降低LED灯的使用寿命,,,严重时甚至会烧毁LED。。而此时一种新型的散热材料的应用迫在眉睫。。


大功率LED阵列技术的芯片密度比较大,,,,而LED的光电转化效率只有20%,,,,而其他的转化为热能,,,特别是在LED芯片的密度不断增加时,,就会增加LED的操作温度,,,,这样就会减少LED的使用寿命,,,当LED的操作温度由63℃上升到74℃时,,,,如下图1所示。。。。LED 的平均使用寿命就会降低四分之三,,,,如果要提高LED的发光效率,,,就需要对LED的散热进行处理,,降低LED的PN结的结温。。。


                          图1   LED温度与寿命的关系

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从图中可以清晰地看到,,,温度为63℃时的使用寿命及发光效率比74℃时的要有更好的效果。。。


如果采用作为散热材料时,,,,将大幅提高LED的发光效率和使用寿命。。。。众所周知,,宽禁带半导体金刚石的禁带宽、、击穿场强高、、、热导率大、、介电常数小、、、、载流子饱和速度高,,,综合评价不同材料的LED灯的使用寿命和发光功率表明,,,金刚石不仅优于Si,GaAs等常规半导体,,,而且比其竞争对手6H-SiC还高出数倍。。由于金刚石具有良好的导热性,,,主要用作固体微波器件及大功率发光器件的散热片。。

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图2   金刚石与GaAs、、、、6H-SiC、、、、Si、、以及GaN的性质比较


测试:金刚石薄膜的散热性能通过测量集成在其表面的LED的工作温度来进行衡量:将沉积有金刚石薄膜的Si片表面直接用来封装LED发热单元,,,,然后进行测试,,,,测试方法为给LED器件施加相同的电耗功率,,,,然后记录不同时间LED器件表面的温度(A系列有金刚石膜散热层,,,B系列没有),,,,以衡量金刚石膜散热的散热效果。。。如果没有散热层,,,,直接将LED 封装在Si表面,,,温升比有散热的层速度快很多,,测试结果如下:

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表2 样品的散热测试结果


显然,,,,在有金刚石膜散热层的A系列在同样长短的时间内温度降低得更快,,说明金刚石膜具备更好的的散热效果。。。


在Si衬底表面衬底金刚石散热层足以挺高LED散热能力;对于没有金刚石薄膜散热层的结构,,LED的散热是将pn结处产生的热量传递到散热能力较差的介质如封装导热胶及硅基底,,,,水平方向的导热能力比较差,,,,热量集中在LED与介质接触的地方,,属于“点散热”,,,增加了金刚石薄膜作为散热层之后,,利用金刚石膜的高热导率,,,可以将LED的点热源的高密度热迅速扩散通过整个金刚石膜中(水平和竖直方向),,,,实现“面散热”,,,从而降低了进入Si基底热流密度,,大幅度地提高了散热能力,,,降低了LED的结温温度。。。。

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金刚石热沉片是大功率LED散热的绝佳材料,,,,尊龙时凯专注于高质量金刚石的生产与制备,,,采用最先进的 MPCVD 装置,,制备大面积高品质金刚石膜,,具有高厚度均匀性和高生长速率。。。核心产品有晶圆级金刚石、、金刚石热沉片、、金刚石基氮化镓外延片和氮化铝薄膜等,,,产品质量达世界领先水准。。金刚石热沉片热导率达1000-2000W/m.k,,将助力大功率LED轻松破解散热难题。。。。




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