关于LED与LED背光源的散热问题

由于LED技术的进步，LED应用亦日渐多元化，然而由于高功率LED输入功率仅有15至20%转换成光，其餘80至85%则转换成热，若这些热未适时排出至外界，那麼将会使LED芯片介面温度过高而影响发光效率及发光寿命。

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。