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    背光源中LED的散热问题

        随着LED材料及 封装技术的不断演进,促使LED产品亮度不断提高,LED的应用越来越广,以LED作为显示器的背光源,更是近来热门的话题,主要是不同种类的LED背光源 技术分别在色彩、亮度、寿命、耗电度 及环保诉求等均比传统冷阴极管(CCFL)更具优势,因而吸 引业者积极投入。

      最初的单芯片LED的功率不高,发热量有限,热的问题不大,因此其 封装方式相对简单。但近年随着LED材料技术的不断突破,LED的封装 技术也随之改变,从早期 单芯片的炮弹型封装逐渐发展成扁平化、大面积 式的多芯片封装模组;其工作电流由早期20mA左右的低功率LED,进展到目前的1/3至1A左右的高功率LED,单颗LED的输入功率高达1W以上,甚至到3W、5W封装方式更进化。

      由于高亮度高功率LED系统所 衍生的热问题将是影响产品功能优劣关键,要将LED元件的 发热量迅速排出至周遭环境,首先必须从封装层级(L1& L2)的热管理着手。目前业界的作法是将LED芯片以 焊料或导热膏接着在一均热片上,经由均 热片降低封装模组的热阻抗,这也是 目前市面上最常见的LED封装模组,主要来源有Lumileds、OSRAM、Cree 和Nicha等LED国际知名厂商。

      许多终端的应用产品,如迷你型投影机、车用及照明用灯源,在特定 面积下所需的流明量需超过上千流明或上万流明,单靠单 芯片封装模组显然不足以应付,走向多芯片LED封装,及芯片 直接黏着基板已是未来发展趋势。

      散热问题是在LED开发用 作照明物体的主要障碍,采用陶 瓷或散热管是一个有效防止过热的方法,但散热 管理解决方案使材料的成本上升,高功率LED散热管 理设计的目的是有效地降低芯片散热到最终产品之间的热阻,R junction-to-case是其中 一种采用材料的解决方案,提供低 热阻但高传导性,通过芯 片附着或热金属方法来使热直接从芯片传送到封装外壳的外面。

      当然,LED的散热组件与CPU散热相似,都是由散热片、热管、风扇及 热介面材料所组成的气冷模组为主,当然水 冷也是热对策之一。以当前 最热门的大尺寸LED TV背光模组而言,40英寸及46英寸的LED背光源 输入功率分别为470W及550W,以其中的80%转成热来看,所需的散热量约在360W及440W左右。

        那麼该 如何将这些热量带走?目前业 界有用水冷方式进行冷却,但有高 单价及可靠度等疑虑;也有用 热管配合散热片及风扇来进行冷却,比方说日本大厂SONY的 46吋LED背光源液晶电视,但风扇 耗电及噪音等问题还是存在。因此,如何设 计无风扇的散热方式,可能会 是决定未来谁能胜出的重要关键。

     

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