自散热片式LED-COB光源作为一种创新性的LED封装技术,借助对结构的优化,在提升散热效率以及降低系统成本方面取得了显著成果。以下是围绕其关键技术特点、性能优势以及相关研究展开的综合性分析:
一、结构与设计原理
自散热片式LED-COB光源选用6061铝合金基板,在该基板的侧面加工有光学反光槽,LED芯片直接固定于基板侧面。这种设计使得基板兼具支架和散热片的双重功能,由于中间热阻层得以减少(仅保留固晶胶一层),散热效率得到显著提高。
在传统LED封装过程中,热量需要经过多层材料进行传递,而该设计的基板能够直接与环境接触,热阻路径因此缩短,进而提高了散热效率。测试结果显示,其热阻仅为0.34 K/W。
反光槽不仅对光效有优化作用,还能通过增大表面积来增强对流散热效果。基板质量仅为1.9 g,散热面积却达到30 cm²,成功实现了轻量化与高效散热的良好平衡。
二、性能测试与数据
在环境温度为25℃、功率为1.92 W的测试条件下:
散热片最高温度:经红外热像仪测量,为66.2℃
LED芯片结温:采用正向电压法测得,为72.4℃
上述数据表明,结温与散热片温差仅有6.2℃,充分证明了低热阻设计的有效性。
三、技术优势
与传统散热片依赖辐射散热的方式不同,该设计通过基板直接传导和对流散热,散热效率提高30%以上,适用于1 - 2 W的中低功率光源。
省去独立散热器后,封装流程得到简化,系统成本降低约20%。例如,基板材料选用铝合金而非高成本的陶瓷基板(如氧化铝),经济性更为突出。
这种设计适用于竖直安装的灯具场景(如筒灯、射灯),当发光面朝上时,散热效果最佳,能够延长LED寿命并减少光衰现象。
四、相关技术延伸
部分改进型设计(如专利技术CN14357927A)在散热舱内增设导热桥和透气孔,利用空气对流进一步强化散热,适用于更高功率的COB光源。
尽管陶瓷基板(如氧化铝)在COB封装中因高导热性受到研究关注,但铝合金基板凭借成本优势和加工便利性,更符合自散热片式设计要求。
五、研究背景与资助
该技术得到了广东省科技创新资金项目(2012CY142)的支持,研究团队由华中科技大学与江门卓然光电科技有限公司组成,成果发表于《电子工艺技术》2014年第5期,被引量达8次,展现出一定的行业影响力。
总结
自散热片式LED-COB光源通过结构创新,实现了散热与成本的平衡,尤其适用于中小功率照明场景。未来研究方向可聚焦于提高对更高功率的适配性以及多物理场耦合优化(如热 - 光 - 机械协同设计),以拓展其在智能照明与特种环境中的应用范围。
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