COB LED的导热问题（文）

COB LED的导热问题

COB LED越来越多被LED灯厂家接受，使用COB最常遇到的问题是，这么大的功率集中于很小的面积内，散热的问题如何解决？首先是热量如何导出，采用什么样的界面材料好呢？而 采用陶瓷基板封装，不可以直接上螺丝如何固定到散热器上？采用粘接剂可以解决导热问题和安装问题吗？ 1． COB LED的热传导途径

热阻thermal resistance(单位是℃/W或K/W)的定义为：当热量在物体内部以热传导的方式传递时，遇到的热阻称为导热热阻。下图为一个COB LED的应用图示，

参照串联电路中电阻的公式，热的传递所受的热阻（即单位功率的温升）为

Rja=Rjc+Rcb+Rbh+Rba

其中，Rja为从发光二极管的结到室温的热阻，

Rjc是发光二极管的结到陶瓷基板的热阻，通常厂家会给出相应的数据，

Rcb是COBLED陶瓷基板与散热器接触面间的热阻，通常由界面导热材料决定， Rbh是散热器接的热阻，也是用于设计散热器的重要参数。 则，结温Tj=Rja*P+Ta= (Rjc+Rcb+Rbh+Rba)*P+Ta

其中，Ta为环境温度，Tj为结温，P为COB LED的功率。

2． Rjc的影响

在设计LED的散热方案时，必须要保证LED的结温必须要低于满足家厂给出的最高的Tj要求，比如Cree的CXA2530最高Tj为150?C，通常厂家会给出Rjc的值，Cree的CXA2530的Rjc为0.8?C/W，也就是说，当LED的功率为30W时，Tj=Tc+0.8*30=Tc+24 ?C. 反之，如果要满足Tj<150?C的要求，陶瓷基板上的温度Tc<126?C ，当然越低越好。而这也就是在COB LED灯的设计中热设计要达到的目标。

3．界面材料的热阻影响

对于热流经过的截面积不变的平板，导热热阻为L/(kA）。其中L为平板的厚度，A为平板垂直于热流方向的截面积，k为平板材料的热导率。由此可以计算界面材料产生的热阻

例如：采用4.0W/m*K导热率的硅脂，涂抹在20mm*24mm的面积上,0.2mm厚度

Rb=0.2*10-3m/[(20*24*10-6m2)*4.0W/m*K]=0.104K/W 对30w COB LED, 温升30*0.104=3.125 K 对50w COB LED, 温升50*0.104=5.20 K

下表为列出了针对不同功率的COB LED,根据不同的Rjc和功率，计算出的允许的最大的 Tc,在完全没有界面温升的理想条件下要求的散热器的热阻。实际上，当散热器的热阻要求 小于2?C/W时，不得不采用主动式散热。

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由上表可以发现，在大功率COB LED的应用中，采用不同导热系数的导热硅脂造成的接触面热阻的差别还是很大的，进而对COB与散热器上的温差造成很大的不同。比如，50w 情况下，5.0与2.0导热系数的硅脂，造成的温差有6.5C度的差别，而80w情况下， 5.0与2.0导热系数的硅脂，造成10C度的差别。当客户想尽方法去散热，如果采用不合适的界面材料，会造成最终的散热效果达不到要求。

4．卓尤针对COB LED的导热问题提供的解决方案 4.1 PAKCOOL? TG-200系列高性能导热硅脂

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配合COB LED的安装支架，卓尤的高性能导热硅脂可以适用于所有功率范围。

4.2 PAKCOOL? TC-200-AD系列双组份导热硅胶

剪切强度是胶体抗御滑移的能力，用来表征胶粘剂自身内聚强度和胶连建立后的稳定程度。卓尤的PAKCOOL? TC-200-AD系列双组份导热硅胶在提供高导热性能的同时，具有一定的剪切强度，可用于直接将COB LED直接粘接在散热器上。卓尤的TC-2xx-AD系列为粘接强度增强型，每平方厘米的无底涂剪切强度可达10N, 特别适用于COB模块与散热器间的粘贴，但又不象普通粘接剂那样粘上后完全无法撬开，非常方便返修。

剪切强度的单位换算1kg/cm2=9.8N/cm2

4.3 PAKCOOL? TC-100系列单组份潮气固化导热硅胶

卓尤的TC-100系列导热粘合剂具有高导热系数，高粘接强度/剪切强度的特点。采用导热粘合剂，可以省掉安装支加及上螺丝进行固定的工序。卓尤的TC-100系列导热粘合剂是用潮气固化的，固化时间稍长。

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4.4实验

我们用Rohm的LBL40CE-30NXA1 COB器件进行了实测，将COB器件驱动到36W,分别采用TG-240和TG-250为界面材料，界面温差为3.9C 度和3.0度，驱动到47W时，采用TG-250为界面材料，界面温差为4.7C度。

导热和散热电子行业所面临日趋严重的问题。但是通常情况下，解决导热和散热问题的途径并非只有一种。卓尤化工(http://www.chooyuchem.com)致力于为您提供多种方案从中为您的产品达到最佳效果.

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