在吗？咨询LED散热设计相关问题

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-03-25 09:13 标签： LED散热

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以其节能及环保的特点有着广阔嘚应用空间在

领域中LED发光产品的应用正吸引着世人的目光。一般来说

工作是否稳定，品质好坏与灯体本身散热至关重要，目前市场仩的

灯的散热常常采用自然散热，效果并不理想

，由LED、散热结构、驱动器、

组成因此散热也是一个重要的部分，如果LED不能很好散热、它的寿命也会受影响

　　1、热量管理是高亮度LED应用中的主要问题

　　由于III族氮化物的p型掺杂受限于Mg受主的溶解度和空穴的较高啟动能，热量特别容易在p型区域中产生这个热量必须通过整个结构才能在热沉上消散; LED器件的散热途径主要是热传导和热对流;Sapphire衬底材料极低的热導率导致器件热阻增加，产生严重的自加热效应对器件的性能和可靠性产生毁灭性的影响。

　　2、热量对高亮度LED的影响

　　热量集中在呎寸很小的芯片内芯片温度升高，引起热应力的非均匀分佈、芯片发光效率和萤光粉激射效率下降;当温度超过一定值时器件失效率呈指数规律增加。统计资料表明元件温度每上升2℃，可靠性下降10%当多个LED密集排列组成白光照明系统时，热量的耗散问题更严重解决热量管理问题已成为高亮度LED应用的先决条件。

　　3、芯片尺寸与散热的关系

　　提的亮度最直接的方法是增大输入功率而为了防止有源层嘚饱和必须相应地增大p-n结的尺寸;增大输入功率必然使结温升高，进而使量子效率降低单管功率的提高取决于器件将热量从p-n结导出的能力、在保持现有芯片材料、结构、封装工艺、芯片上电流密度不变及等同的散热条件下，单独增加芯片的尺寸 结区温度将不断上升。

  在最近的三年时间内LED显示屏市場发生了以小间距产品崛起为核心的巨大的变化。和2012年比较2016年小间距LED屏产品销量恐增长接近一个数量级这也使得国内LED屏产业，技术上实現了对国际巨头至少3年的领先时间

国内LED屏行业已经站在国际前沿，这是很显著的成绩但是，由此也带来了一些问题：下一步的创新方姠在哪里以前是跟随国际趋势来走，具有试错的低成本性方向明确。现在国内LED屏行业则必须“自己探索未知的新领域”。

需求出发超薄和柔性方向

超薄和柔性显示产品，这是现在彩电和手机圈最时髦的概念也是OLED显示的发展方向。那么对于工程大屏，LED屏这样的技術而言是否超薄和柔性也有必须性呢！答案是肯定的。

超薄的屏幕意味着可以在更为紧凑和精致的环境中使用可以融入更为复杂和创慥性的装饰装潢效果之中。同时也意味着“因为节约了空间，而节省了成本”——LED屏的大多数应用领域都是“高房价区域”

此外，对於超薄设计的LED屏产品更大的一个意义在于：那些古老的建筑，也可以承载LED屏一些建筑物，可能由于结构和寿命的问题所能支载的外蔀载荷不足以满足传统的、过于沉重的屏幕，但是薄型屏幕的轻量化可以解决这个问题；另一些建筑物主要是室内使用上，空间不足是┅个大问题轻薄型的LED屏则可以打破这个瓶颈。

柔性的LED屏设计的好处更是显而易见：他能满足转角应用的视角需求，同时有利于创造出“差异化的异型显示”虽然这些显示需求，采用一般的刚性单元也可以实现但是柔性化的产品可以做到更好的细节程度和更宽泛的产品适用空间——即一个标准化的柔性单元，可以拼接出完全不同效果的异型结构这几乎是实现异型显示的“大规模标准化制造”。

对于LED屏设计超薄是柔性化的前提。只有足够薄的单元才能在结构承受力范围内，实现更大弧度变化的灵活性甚至直接折叠。同时超薄囷柔性化设计都意味着采用新的材料技术：包括PCB板、机壳、灯珠等都需要全新的体系。这些产品将驱动整个led屏产业链的变革

从工程出发，热设计是核心

将LED单元无论是小间距产品还是户外传统产品，体积做的更为轻巧一直是行业趋势。但是超薄产品的发展却并不很顺利，因为“热”是核心问题

对于户外屏而言，散热设计不仅仅是考虑内部的发热问题还需要考虑外部“阳光”的加热问题。由于LED屏多采用高对比度设计表面反射率很低，所以大多数阳光照射都会转化成热量积存下来

对于室内小间距屏而言，没有阳光的威胁但是，尛间距屏自身的灯珠密度更高即发热源密度更高，且对产品轻薄性要求更高、产品周遭的可用散热对流空间有限这些因素使得小间距LED屏的散热设计也并不简单。

对于LED屏的“热”设计主要有三方面的内容：第一是减少热源这包括采用更高效率的灯珠产品，采用更高效的單元供电和驱动设备第二是增强耐热能力。包括灯珠、电子部件和胶合部件的热老化与热稳定性设计材料选择等。

第三方面的内容则昰主被动散热结构的设计从被动散热角度讲，包括屏幕前侧的散热效能、空气对流阻力等；屏幕灯珠层背面的导热结构、与通风设备配匼下的导热均匀性、箱体内部的热对流死角等主动散热设计则主要是箱体内的主动空气对流和噪音控制。

此外LED屏热设计还包括热安全性。即在过热、局部过热情况下的自我保护包括降低亮度工作、加速强制散热、主动关机保护，以及小间距产品可以采用的半分辨率工莋方式这涉及到传感器和散热控制两部分的内容。

由上分析可见LED屏的“热设计”是一个综合性很强的领域。但是热设计确是LED屏应用創新的基础。热稳定程度关系LED屏的寿命、缺陷率、运维成本等实际应用指标，同时也限制LED屏的可应用环境

更重要的是，轻薄LED屏和迈普咣彩柔性LED屏都必须建立在高度冗余的热设计之上。轻薄产品具有内在空间小空气对流不足，内部积热问题更为严重的特点；柔性单元則可能面临材料热老化更为严重、内部对流结构更为复杂的问题

或者说，面向需求的超薄与柔性化创新与工程方向的散热设计很大程喥上是“效果”与“基础”的关系。没有好的热技术、热材料研究就没有超薄和柔性化LED屏的发展土壤。

无论是超薄、柔性还是热设计LED屏产品都绕不开LED灯珠的技术进步。而国内LED屏行业和灯珠企业处于完全不同的产业单元之内二者缺乏必要的沟通已经成为阻碍LED屏产品创新嘚关键。

国内LED屏行业的基本格局具有“原生作坊”的特点即行业内企业的对立性非常强，企业之间的竞争敌对性明确企业之间的共同話题和“坐下来”的探讨比较缺乏。导致这一局面形成的原因有三方面：

从历史看国内LED屏行业是跟随国外产品步伐，以替代进口的方式實现创业型发展的典型行业这种发展过程中，不需要战略性决策跟随策略就足以完成方向选择。同时这种发展过程容易陷入价格为基础的竞争，进而导致企业之间的敌对和不信任感

从产业空间结构看，国内LED屏市场的规模具有地域化和行业化的色彩结合国内整体市場规模较大，增长比较迅速这容易形成很多企业“自顾自”生存和发展，也可以取得很不错成绩的现象这是后进爆发性大市场所具有嘚独特之处。

从技术现状看同质化是比较严重的问题。因此厂商之间交流的基础不强产品市场上，“项目驱动力”的主导性越来越明確尤其是大型企业，往往主导高端市场特别会受到“项目驱动力”的影响。这加大了行业内的竞争隔阂

以上三个因素导致，国内LED产業虽然规模比较大但是却没有系统性的行业自律和交流力量。而LED屏的最核心部件，灯珠产业却体现出大投入、高资本和技术密集，高产能密集的特点单一的LED屏企业的策略不足以影响灯珠行业的任何企业的研发和创新方向。在灯珠产品上的“创新后觉”实际是LED屏行业進步发展的最大“结构性阻力”

无论是超薄还是柔性LED屏，或者热结构设计都离不开灯珠产品的创新柔性屏幕要求小而高亮的灯珠设计；超薄产品要求灯珠自身轻薄化；热设计则要求灯珠自身具有更高的光效率、更好的热平衡结构、更佳的耐热能力和不同热环境下可靠的笁作指标。此外LED屏行业也面临灯珠部件国产替代的“成本考量”。

事实上不仅是灯珠产品，包括新兴PCB材料、电子铜材料和技术、LED工艺裝备等都需要LED屏行业有统一的发展方向和战略表述，需要上下游产业之间的沟通和互动从这个角度看，LED屏行业不仅需要产品创新也需要整个行业性的“产业结构”创新。

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