用三个角度来分析基于COB技术的LED的散热性能
随着led封装技术的不断创新以及国内外节能减排政策的执行，led光源应用在照明领域的比例日益增大，新的封装形式不断推出。led在散热、光效、可靠性、性价比方面的表现依然是关注点，如果这些得不到突破，或者未来有led以外新的产品能够取得突破，那么照明领域选择的可能不会是led。
cob（chip on board）正是在这种背景下业界推出的led封装产品，相比传统分立式led封装产品，具备更好的一次散热能力，高密度的光通量输出。设计led封装结构时，应尽可能降低芯片结温。cob封装芯片的散热途径最短，主要可以将工作中芯片的热量快速传递至金属基板，进而传给散热片，因此cob比传统分立式元件组装具备更好的散热能力。
当前cob金属基板的材质选择有铜、铝、氧化铝、氮化铝等，在综合成本、散热能力、防腐蚀等方面上，主要选择铝作为金属基板来制作。随着led封装技术的不断创新以及国内外节能减排政策的执行，led光源应用在照明领域的比例日益增大，新的封装形式不断推出。led在散热、光效、可靠性、性价比方面的表现依然是关注点，如果这些得不到突破，或者未来有led以外新的产品能够取得突破，那么照明领域选择的可能不会是led。
cob（chip on board）正是在这种背景下业界推出的led封装产品，相比传统分立式led封装产品，具备更好的一次散热能力，高密度的光通量输出。设计led封装结构时，应尽可能降低芯片结温。cob封装芯片的散热途径最短，主要可以将工作中芯片的热量快速传递至金属基板，进而传给散热片，因此cob比传统分立式元件组装具备更好的散热能力。当前cob金属基板的材质选择有铜、铝、氧化铝、氮化铝等，在综合成本、散热能力、防腐蚀等方面上，主要选择铝作为金属基板来制作。
3个角度分析基于cob技术的led的散热性能 led器件在工作中的功率损耗通常以热能耗散的形式表现，任何具有电阻的部分都成为一个内部热源，导致热密度急剧上升，于是器件本身温度也随之上升，同时周围的环境温度也会影响内部温度，从而影响到led的可靠性、性能和寿命。研究表明，随着温度的增长，芯片失效率有增长的趋势，因此对led封装时进行可靠的热设计，实施有效的热控制措施是提高其可靠性的关键。
在电子行业，器件环境温度每升高10℃时，往往其失效率会增加一个数量级，这就是所谓的“10℃法则”。当前采用的方法大多是从电路板的材料考虑，选用一些热导率高、稳定的材料，如铜、铝、陶瓷等。但仅仅通过电路板来改善散热问题是不够的，还要通过其他热设计的方法来提高led的散热性能。
散热技术 任何电子器件及电路都不可避免地伴随有热量的产生，而要提高其可靠性以及性能，则必须使热量达到最小程度，采用适当的散热技术就成为了关键。
物质本身或当物质与物质接触时，能量的传递就被称为热传导，这是最普遍的一种热传递方式，由能量较低的粒子和能量较高的粒子直接接触碰撞来传递能量。相对而言，热传导方式局限于固体和液体，因为气体的分子构成并不是很紧密，它们之间能量的传递被称为热扩散。
热传导的基本公式为：
q=k×a×δt/δl （1）
其中q代表为热量，也就是热传导所产生或传导的热量；k为材料的热传导系数，热传导系数类似比热，但又与比热有一些差别，热传导系数与比热成反比，热传导系数越高，其比热的数值也就越低。举例说明，纯铜的热传导系数为396.4，而其比热则为0.39；公式中a代表传热的面积（或是两物体的接触面积），δt代表两端的温度差；δl则是两端的距离。因此，从公式中我们就可以发现，热量传递的大小同热传导系数、传热面积成正比，同距离成反比。热传递系数越高、热传递面积越大，传输的距离越短，那么热传导的能量就越高，也就越容易带走热量。
led的散热性能和封装 led作为一代新光源，逐步应用到普通照明中来，其最基本的光学要求即光通量，目前提高led光通量有两种方式，分别为增加芯片亮度以及多颗密集排列等方式，这些方法都需输入更高功率的能量，而输入led的能量，只有少部分会转换成光源，大部分都转成热能，在单颗封装内送入倍增的电流，发热自然也会倍增，因此在如此小的散热面积下，散热问题会逐渐恶化。
与传统光源一样，led在工作期间也会产生热量，其多少取决于整体的发光效率。在外加电能量作用下，电子和空穴的辐射复合发生电致发光，在pn结附近辐射出来的光还需经过led芯片本身的半导体介质和封装介质才能抵达外界。综合电流注入效率、辐射发光量子效率、晶片外部出光效率等，最终大概只有30%~40％的输入电能转化为光能，其余60%~70％的能量主要以非辐射复合发生的点阵振动的形式转化成热能。而led芯片温度的升高，则会增强非辐射复合，进一步削弱发光效率，并且缩短寿命。led灯所采用的散热技术必须能够有效降低发光二级管pn结到环境的热阻，才能尽可能降低led的pn结温度来提高led灯的寿命。
图1所示为在工作电流恒定的条件下，lumidleds1w led的光衰与结温的关系曲线，可见结温越高，光通量衰减越快，寿命也就越短。
led的散热 led的散热性能参数主要是指结温和热阻。led的结温是指pn结的温度，led的热阻一般是指pn结到外壳表面之间的热阻。结温是直接影响led工作性能的参数，热阻则是表示led散热性能好坏的参数。热阻越小，led的热量越容易从pn结传导出来，led的结温越低，led的持续光效越高，寿命也越长。
当led的pn结温度升高时，会导致led的正向导通压降减小，意味着一旦回路中的led出现过度温升，pn结对此的响应会使led的温度进一步升高，如果led芯片的温度超过一定值，整个led器件就会损坏，这一温度值即临界温度。不同封装材料的led的临界温度不同，即使是同一材料，封装工艺等因素也会影响临界温度。与传统光源不同的是，印制电路板既是led的供电载体，同时也是散热载体。因此，印制电路板的散热设计（包括焊盘设置、布线和镀层等）对led的散热性能尤为重要。
封装工艺对散热性能的影响 目前市场上对led芯片的封装以单颗封装为主，单颗封装如仅应用在1~4颗led散光灯，散光灯点亮时间短暂，故热累积现象不明显。如应用在日光灯上，要紧密排列并较长时间点亮，因此在有限的散热空间内难以及时地将这些热排除于外。
led芯片的特点是在极小的体积内产生极高的热量。而led本身的热容量很小，所以必须以最快的速度把这些热量传导出去，否则就会产生很高的结温。
虽然led芯片架构与原物料是影响led热阻大小的因素之一，减少led本身的热阻是先期条件，但毕竟对改善散热能力影响有限，所以通过选择适当的led封装工艺技术成为对led进行散热设计的主要方法。表1列出的是市场上常见的几种不同封装工艺led的热阻。
可见采用cob技术封装的led相比于其他封装工艺热阻最小。
材料对散热性能的影响 封装工艺确定后，通过选取不同的材料进一步降低led器件的热阻，提高led的散热性能。目前国内外常针对基板材料、粘结材料和封装材料进行择优选择。
不同导热系数的基板材料，如铜、铝等对于led热阻大小的影响很大，因此选取合适的基板也是降低led元件热阻的方法之一。表2为采用不同材料制成基板的性能对比，综合看来，铝基板最佳，具有高热导率、抗腐蚀、成本低等优点。
cob封装led的散热性能分析 热阻分析
本文采用cob技术封装多个小功率led芯片，将led芯片直接封装在铝基板上，扩大了散热面积，并除去了不必要的环节来减少热通道，跳过smd式封装led中的支架这一环节，分析等效热阻如图2所示。
基于cob技术的led明显减少了结构热阻和接触热阻，由于散热路径较短，led芯片在工作中产生的热能可以有效传递至外界，因为具有这样的特性，cob封装可以比传统smd封装维持更低的led芯片结温，使led器件具有良好的散热性能。
实验结果 将基于cob技术封装的led器件和smd封装led用红外热像仪进行对比分析。任何有温度的物体都会发出红外线，红外热像仪接收物体发出的红外线，通过有颜色的图片来显示温度分布，根据图片颜色的微小差异来找出温度的异常点，从而起到检测与维护的作用。
实验中，将两种封装方式led的铝基板放置到加热器上，以同样的热量加热，每个led芯片的功率都为0.06w，开通直流电源10min。红外热像仪将铝基板发出的不可见的能量转变成可见的图像，图像上面不同颜色表示铝基板表面的不同温度，通过图片的颜色分析散热情况。
得到cob封装的led器件和smd封装led的红外热像图如图3和图4所示。
通过观察分析红外热像图可见，采用cob技术封装的led颜色均匀、无斑点，表示导热均匀，耐热性较好；smd封装的led颜色不均、有斑点，表示热量分布不均匀，散热性能不佳。
本文分析了基于cob技术的led的散热性能，对使用该方法封装的led器件做了等效热阻分析和红外热像实验，结果表明：采用cob技术封装制成的led器件缩短了散热通道、增大了散热面积、减小了热阻，从而提高了led的散热性能，对led器件的各方面性能起到良好的作用，延长了使用寿命。
人工智能的智能化是怎样实现的
国家电网在广电就5G技术方面达成合作，合作方案年底出炉
福州数字工地展厅人工智能化设计
3D模型告诉你WiFi信号长什么样
可穿戴设备的无线锂离子充电器解决方案
用三个角度来分析基于COB技术的LED的散热性能
展会聚焦 | 绿色制造创新驱动制药行业升级 罗克韦尔自动化参展第63届秋季药机博览会
《振南电子STM32视频教程》第十三讲：CAN总线
ROS Motion Planning运动规划库如何安装相关依赖
干货分享丨超详细的200G QSFP56光模块知识
区块链技术如何为保险行业赋能
高能效空调的市场占比继续提升 助推增长1.5匹最受青睐
没有开发板如何使用RT-Thread Studio运行PikaScript程序？
射频发射系统单元的功能
锂电池电解液用量的计算方式
中国如何继续领跑5G
格力手机色界拆机图解
人人都在喊造车，滴滴为什么也喊？
电源哪些部分影响电源的环路？好的环路有哪些指标决定？
资本加速注入，智能锁市场发展潜力巨大
cob（chip on board）正是在这种背景下业界推出的led封装产品，相比传统分立式led封装产品，具备更好的一次散热能力，高密度的光通量输出。设计led封装结构时，应尽可能降低芯片结温。cob封装芯片的散热途径最短，主要可以将工作中芯片的热量快速传递至金属基板，进而传给散热片，因此cob比传统分立式元件组装具备更好的散热能力。
当前cob金属基板的材质选择有铜、铝、氧化铝、氮化铝等，在综合成本、散热能力、防腐蚀等方面上，主要选择铝作为金属基板来制作。随着led封装技术的不断创新以及国内外节能减排政策的执行，led光源应用在照明领域的比例日益增大，新的封装形式不断推出。led在散热、光效、可靠性、性价比方面的表现依然是关注点，如果这些得不到突破，或者未来有led以外新的产品能够取得突破，那么照明领域选择的可能不会是led。
cob（chip on board）正是在这种背景下业界推出的led封装产品，相比传统分立式led封装产品，具备更好的一次散热能力，高密度的光通量输出。设计led封装结构时，应尽可能降低芯片结温。cob封装芯片的散热途径最短，主要可以将工作中芯片的热量快速传递至金属基板，进而传给散热片，因此cob比传统分立式元件组装具备更好的散热能力。当前cob金属基板的材质选择有铜、铝、氧化铝、氮化铝等，在综合成本、散热能力、防腐蚀等方面上，主要选择铝作为金属基板来制作。
3个角度分析基于cob技术的led的散热性能 led器件在工作中的功率损耗通常以热能耗散的形式表现，任何具有电阻的部分都成为一个内部热源，导致热密度急剧上升，于是器件本身温度也随之上升，同时周围的环境温度也会影响内部温度，从而影响到led的可靠性、性能和寿命。研究表明，随着温度的增长，芯片失效率有增长的趋势，因此对led封装时进行可靠的热设计，实施有效的热控制措施是提高其可靠性的关键。
在电子行业，器件环境温度每升高10℃时，往往其失效率会增加一个数量级，这就是所谓的“10℃法则”。当前采用的方法大多是从电路板的材料考虑，选用一些热导率高、稳定的材料，如铜、铝、陶瓷等。但仅仅通过电路板来改善散热问题是不够的，还要通过其他热设计的方法来提高led的散热性能。
散热技术 任何电子器件及电路都不可避免地伴随有热量的产生，而要提高其可靠性以及性能，则必须使热量达到最小程度，采用适当的散热技术就成为了关键。
物质本身或当物质与物质接触时，能量的传递就被称为热传导，这是最普遍的一种热传递方式，由能量较低的粒子和能量较高的粒子直接接触碰撞来传递能量。相对而言，热传导方式局限于固体和液体，因为气体的分子构成并不是很紧密，它们之间能量的传递被称为热扩散。
热传导的基本公式为：
q=k×a×δt/δl （1）
其中q代表为热量，也就是热传导所产生或传导的热量；k为材料的热传导系数，热传导系数类似比热，但又与比热有一些差别，热传导系数与比热成反比，热传导系数越高，其比热的数值也就越低。举例说明，纯铜的热传导系数为396.4，而其比热则为0.39；公式中a代表传热的面积（或是两物体的接触面积），δt代表两端的温度差；δl则是两端的距离。因此，从公式中我们就可以发现，热量传递的大小同热传导系数、传热面积成正比，同距离成反比。热传递系数越高、热传递面积越大，传输的距离越短，那么热传导的能量就越高，也就越容易带走热量。
led的散热性能和封装 led作为一代新光源，逐步应用到普通照明中来，其最基本的光学要求即光通量，目前提高led光通量有两种方式，分别为增加芯片亮度以及多颗密集排列等方式，这些方法都需输入更高功率的能量，而输入led的能量，只有少部分会转换成光源，大部分都转成热能，在单颗封装内送入倍增的电流，发热自然也会倍增，因此在如此小的散热面积下，散热问题会逐渐恶化。
与传统光源一样，led在工作期间也会产生热量，其多少取决于整体的发光效率。在外加电能量作用下，电子和空穴的辐射复合发生电致发光，在pn结附近辐射出来的光还需经过led芯片本身的半导体介质和封装介质才能抵达外界。综合电流注入效率、辐射发光量子效率、晶片外部出光效率等，最终大概只有30%~40％的输入电能转化为光能，其余60%~70％的能量主要以非辐射复合发生的点阵振动的形式转化成热能。而led芯片温度的升高，则会增强非辐射复合，进一步削弱发光效率，并且缩短寿命。led灯所采用的散热技术必须能够有效降低发光二级管pn结到环境的热阻，才能尽可能降低led的pn结温度来提高led灯的寿命。
图1所示为在工作电流恒定的条件下，lumidleds1w led的光衰与结温的关系曲线，可见结温越高，光通量衰减越快，寿命也就越短。
led的散热 led的散热性能参数主要是指结温和热阻。led的结温是指pn结的温度，led的热阻一般是指pn结到外壳表面之间的热阻。结温是直接影响led工作性能的参数，热阻则是表示led散热性能好坏的参数。热阻越小，led的热量越容易从pn结传导出来，led的结温越低，led的持续光效越高，寿命也越长。
当led的pn结温度升高时，会导致led的正向导通压降减小，意味着一旦回路中的led出现过度温升，pn结对此的响应会使led的温度进一步升高，如果led芯片的温度超过一定值，整个led器件就会损坏，这一温度值即临界温度。不同封装材料的led的临界温度不同，即使是同一材料，封装工艺等因素也会影响临界温度。与传统光源不同的是，印制电路板既是led的供电载体，同时也是散热载体。因此，印制电路板的散热设计（包括焊盘设置、布线和镀层等）对led的散热性能尤为重要。
封装工艺对散热性能的影响 目前市场上对led芯片的封装以单颗封装为主，单颗封装如仅应用在1~4颗led散光灯，散光灯点亮时间短暂，故热累积现象不明显。如应用在日光灯上，要紧密排列并较长时间点亮，因此在有限的散热空间内难以及时地将这些热排除于外。
led芯片的特点是在极小的体积内产生极高的热量。而led本身的热容量很小，所以必须以最快的速度把这些热量传导出去，否则就会产生很高的结温。
虽然led芯片架构与原物料是影响led热阻大小的因素之一，减少led本身的热阻是先期条件，但毕竟对改善散热能力影响有限，所以通过选择适当的led封装工艺技术成为对led进行散热设计的主要方法。表1列出的是市场上常见的几种不同封装工艺led的热阻。
可见采用cob技术封装的led相比于其他封装工艺热阻最小。
材料对散热性能的影响 封装工艺确定后，通过选取不同的材料进一步降低led器件的热阻，提高led的散热性能。目前国内外常针对基板材料、粘结材料和封装材料进行择优选择。
不同导热系数的基板材料，如铜、铝等对于led热阻大小的影响很大，因此选取合适的基板也是降低led元件热阻的方法之一。表2为采用不同材料制成基板的性能对比，综合看来，铝基板最佳，具有高热导率、抗腐蚀、成本低等优点。
cob封装led的散热性能分析 热阻分析
本文采用cob技术封装多个小功率led芯片，将led芯片直接封装在铝基板上，扩大了散热面积，并除去了不必要的环节来减少热通道，跳过smd式封装led中的支架这一环节，分析等效热阻如图2所示。
基于cob技术的led明显减少了结构热阻和接触热阻，由于散热路径较短，led芯片在工作中产生的热能可以有效传递至外界，因为具有这样的特性，cob封装可以比传统smd封装维持更低的led芯片结温，使led器件具有良好的散热性能。
实验结果 将基于cob技术封装的led器件和smd封装led用红外热像仪进行对比分析。任何有温度的物体都会发出红外线，红外热像仪接收物体发出的红外线，通过有颜色的图片来显示温度分布，根据图片颜色的微小差异来找出温度的异常点，从而起到检测与维护的作用。
实验中，将两种封装方式led的铝基板放置到加热器上，以同样的热量加热，每个led芯片的功率都为0.06w，开通直流电源10min。红外热像仪将铝基板发出的不可见的能量转变成可见的图像，图像上面不同颜色表示铝基板表面的不同温度，通过图片的颜色分析散热情况。
得到cob封装的led器件和smd封装led的红外热像图如图3和图4所示。
通过观察分析红外热像图可见，采用cob技术封装的led颜色均匀、无斑点，表示导热均匀，耐热性较好；smd封装的led颜色不均、有斑点，表示热量分布不均匀，散热性能不佳。
本文分析了基于cob技术的led的散热性能，对使用该方法封装的led器件做了等效热阻分析和红外热像实验，结果表明：采用cob技术封装制成的led器件缩短了散热通道、增大了散热面积、减小了热阻，从而提高了led的散热性能，对led器件的各方面性能起到良好的作用，延长了使用寿命。
人工智能的智能化是怎样实现的
国家电网在广电就5G技术方面达成合作，合作方案年底出炉
福州数字工地展厅人工智能化设计
3D模型告诉你WiFi信号长什么样
可穿戴设备的无线锂离子充电器解决方案
用三个角度来分析基于COB技术的LED的散热性能
展会聚焦 | 绿色制造创新驱动制药行业升级 罗克韦尔自动化参展第63届秋季药机博览会
《振南电子STM32视频教程》第十三讲：CAN总线
ROS Motion Planning运动规划库如何安装相关依赖
干货分享丨超详细的200G QSFP56光模块知识
区块链技术如何为保险行业赋能
高能效空调的市场占比继续提升 助推增长1.5匹最受青睐
没有开发板如何使用RT-Thread Studio运行PikaScript程序？
射频发射系统单元的功能
锂电池电解液用量的计算方式
中国如何继续领跑5G
格力手机色界拆机图解
人人都在喊造车，滴滴为什么也喊？
电源哪些部分影响电源的环路？好的环路有哪些指标决定？
资本加速注入，智能锁市场发展潜力巨大