COB LED越來越多被LED燈廠家接受，使用COB最常遇到的問題是，這么大的功率集中于很小的面積 內(nèi)，散熱的問題如何解決?首先是熱量如何導(dǎo)出，采用什么樣的界面材料好呢?而采用陶瓷基板封裝，不 可以直接上螺絲如何固定到散熱器上?采用粘接劑可以解決導(dǎo)熱問題和安裝問題嗎?

1.COB LED的熱傳導(dǎo)途徑

熱阻thermal resistance(單位是℃/W或K/W)的定義為：當(dāng)熱量在物體內(nèi)部以熱傳導(dǎo)的方式傳遞時(shí)，遇到的熱阻稱為導(dǎo)熱熱阻。下圖為一個(gè)COB LED的應(yīng)用圖示：

參照串聯(lián)電路中電阻的公式，熱的傳遞所受的熱阻(即單位功率的溫升)為

Rja=Rjc+Rcb+Rbh+Rba

其中，Rja為從發(fā)光二極管的結(jié)到室溫的熱阻，

Rjc是發(fā)光二極管的結(jié)到陶瓷基板的熱阻，通常廠家會(huì)給出相應(yīng)的數(shù)據(jù)，

Rcb是COB LED陶瓷基板與散熱器接觸面間的熱阻，通常山界面導(dǎo)熱材料決定， Rbh是散熱器接的熱阻，也是用于設(shè)計(jì)散熱器的重要參數(shù)。

則，結(jié)溫 Tj=Rja*P+Ta= (Rjc+Rcb+Rbh+Rba)*P+Ta

其中，Ta為環(huán)境溫度，Tj為結(jié)溫，P為COB LED的功率。

2.Rjc的影響

在設(shè)計(jì)LED的散熱方案時(shí)，必須要保證LED的結(jié)溫必須要低于滿足家廠給出的最高的Tj要求，比如CREE 的CXA2530最高Tj為150 C，通常廠家會(huì)給出Rjc的值，Cree的CXA2530的Rjc為0.8℃/W，也就是說，當(dāng) LED的功率為30W時(shí)，Tj=Tc+0.8*30=Tc+24℃。反之，如果要滿足Tj<150℃的要求，陶瓷基板上的溫度

Tc<126℃，當(dāng)然越低越好。而這也就是在COB LED燈的設(shè)計(jì)中熱設(shè)計(jì)要達(dá)到的目標(biāo)。

3.界面材料的熱阻影響

對于熱流經(jīng)過的截面積不變的平板，導(dǎo)熱熱阻為L/(kA)。其中L為平板的厚度，A為平板垂直于熱流方向的截面積，k為平板材料的熱導(dǎo)率。由此可以計(jì)算界面材料產(chǎn)生的熱阻。例如：采用4.0W/m*K導(dǎo)熱率的硅脂，涂抹在20mm*24mm的面積上,0.2mm厚度。

Rb=0.2*10-3m/[(20*24*10-6m2)*4.0W/m*K]=0.104K/W

對 30w COB LED,溫升 30*0.104=3.125 K

對 50w COB LED,溫升 50*0.104=5.20 K

下表為列出了計(jì)對不同功率的COB LED，在不同功率的工作條件下，采用不同導(dǎo)熱系數(shù)的導(dǎo)熱硅脂時(shí)，在界面會(huì)造成的溫差。以30w LED為例，涂抹面積為19mm*19mm,涂抹厚度為0.2mm,采用1.5w/m*K導(dǎo)熱系數(shù)的硅脂，熱阻為0.369度/w,界面溫差為11℃，而采用5.0w/m*K導(dǎo)熱系數(shù)的硅脂時(shí)，熱阻為0.111度/w，界面溫差為3.32℃。

在這里解釋一下如何選擇取散熱器：

以CITIZEN的CLL032-1212A5-50COB LED為例，這個(gè)LED正常工作于720mA時(shí)，前向電壓為36.6V，稍微調(diào)大一點(diǎn)驅(qū)動(dòng)電流，可工作于30w.供應(yīng)商給出的結(jié)點(diǎn)到焊接點(diǎn)的熱阻為0.8℃/w,也就是說結(jié)點(diǎn)到焊接 點(diǎn)的溫差為24℃。如果我們?yōu)榱吮ＷC一定時(shí)間內(nèi)的光衰要求，將LED結(jié)點(diǎn)的工作溫度設(shè)定為不超過125℃,那么在焊接點(diǎn)上測到的溫度就不可以高于125-24=101℃。而COB與散熱器之間界面在填充了導(dǎo)熱硅脂后的溫差(以1.5w/m*K導(dǎo)熱系數(shù)為例)為11.8℃,這樣到散熱器的溫度就不應(yīng)超過90℃，如果室溫為30℃,室溫 與散熱器上的溫差不應(yīng)超過90-30=60℃，就需要選擇一個(gè)散熱器能將30w的熱量散出的同時(shí)溫差在60℃以內(nèi)，即散熱器的熱阻為2℃/w.

下面幾張圖是常用的幾種LED燈散熱的參數(shù)：

我們可以看到圖示中的A60散熱器的熱阻為7℃/w，MR16散熱器的熱阻為10℃/W，圖B中PAR20散熱器的熱阻為4.5℃/W，PAR30散熱器的熱阻為2.25℃/W，圖C中一個(gè)體積為øl25mm*95mm純被動(dòng)鋁制散熱器的熱阻為1.9℃/W，而另外一個(gè)采用了熱管的散熱器的熱阻為1.49℃/W.為達(dá)到上面的30 COB LED的工作溫度的要求，應(yīng)選擇圖C中體積為øl25mm*95mm純被動(dòng)鋁制散熱器。而如果采用導(dǎo)熱系數(shù)為5.0w/m*K的導(dǎo)熱硅脂，界面溫差為3.3℃，散熱器上的最高溫度可以為101-3.3=97℃,在相同的室溫條件下，散熱器的熱阻要求為(97-30)/30=2.23℃/W，這時(shí)就可以選用圖B中的PAR38作為散熱器。這里的例子試圖說明導(dǎo)熱硅脂的導(dǎo)熱系數(shù)為散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)的影響。實(shí)際上，LED的功率越大，硅脂導(dǎo) 熱系數(shù)的提升對系統(tǒng)散熱的影響越大一些。

下表根據(jù)不同的Rjc和功率，計(jì)算出的允許的最大的Tc。在完全沒有界面溫升的理想條件下要求的散熱器的熱阻。實(shí)際上，當(dāng)散熱器的熱阻要求小于2℃/W時(shí)，不得不采用主動(dòng)式散熱。

由上表可以發(fā)現(xiàn)，在大功率COB LED的應(yīng)用中，采用不同導(dǎo)熱系數(shù)的導(dǎo)熱硅脂造成的接觸面熱阻的差 別還是很大的，進(jìn)而對COB與散熱器上的溫差造成很大的不同。比如，50w情況下，5.0與2.0導(dǎo)熱系數(shù)的 硅脂，造成的溫差有6.5C度的差別，而80w情況下，5.0與2.0導(dǎo)熱系數(shù)的硅脂，造成10C度的差別。當(dāng) 客戶想盡方法去散熱，如果采用不合適的界面材料，會(huì)造成最終的散熱效果達(dá)不到要求。