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解决方案

上海导热膏:LED灯源衰退的原因

2014-08-13 10:35:59 点击数:
关键字: 导热膏 导热材料
    我公司主要是做导热相变化材料导热膏导热双面胶导热硅胶片等产品。随着LED照明应用越来越多,一些想象不到的问题也在应用中浮现出来。有制造商反映,遇到LED灯在安装后出现光源衰退的现象,在排除LED结构设计、芯片及灯罩的可能性之后,还很难查出原因?
一、蓝光LED自身的快速衰退
    就芯片相比较而言,蓝光LED的寿命是最差的,小功率插件蓝光LED在20mA工作下,寿命在7000~10000小时左右。而小功率插件红光LED甚至在50mA下工作8000小时还没有光衰!同样的封装,红光消耗的功率是蓝光的1.8倍而性能没有恶化。黄光、绿光的寿命都远高于1万小时。
    所以,蓝光芯片自身寿命就差,先天的不足导致由它构成的白光LED的寿命更差。
就芯片的材料来看,蓝光和绿光LED芯片,主要是外延材料掺杂不同,衬底一般都是蓝宝石,衬底的导热能力向相同的。所以,外延部分的材料结构决定了他们的耐受温度的能力。这应该是芯片改进重点。
在芯片的外延材料结构没有那么快改善的情况下,只有像现在这样,通过置换衬底材料来改进导热能力
二、LED封装底座(支架)材料的导热不良是引起衰退
插件型的小功率LED,芯片固定用的支架材料一般是铁质,从散热的角度看,铁质材料是很差的。同时,支架向外引出的部分,截面积很小,这也更增加了热阻。即使是食人鱼支架,也 同样存在截面积小的问题。材质和结构,决定了小功率插件封装导热能力很差。
    虽然也有用到黄铜的支架,但黄铜的导热系数只有铁的1倍、纯铜的1/3左右,也不能起到多大的改善,而成本极大上升,有点得不偿失的味道。
    贴片型的LED,底座主体是玻璃纤维、塑料或陶瓷材料,上面有薄的铜皮。LED芯片固定在铜皮上。铜的导热系数很高,但是,由于铜皮很薄,增加了热阻。即使这样,由于贴片体积很小,虽然铜皮薄,但热路径很短,热经过短的路径传递到外界的PCB上,所以,适当地做好外界散热措施,贴片型LED的寿命要明显优于插件型LED的寿命。试验表明,同一时期的插件和贴片白光LED,贴片白光LED的寿命要长于插件白光LED寿命的4~5倍。
三、封装的其它材料引起光衰退
    使用环氧树脂作为配粉胶比用硅胶寿命短,但初始光通量相对高出25%。
保护胶,一般用环氧树脂和硅胶。这两种材料的导热能力都是非常差的。铁和环氧树脂的导热系数相差230多倍,再以插件LED看,环氧树脂的厚度都比较厚,所以可以忽略环氧树脂的导热能力。铁和硅胶导热系数也相差150倍以上,用硅胶封装并做透镜,厚度也较厚,也可忽略其导热能力。虽然保护胶不是热的绝缘体,但是,它们的导热能力也就是绝热体临界值的2~3倍而已,对于LED芯片对温度的灵敏度要求而言,可以近似不考虑保护胶的导热能力。
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