大功率LED灯珠散热白皮书

White Paper on High-Power LED Heat Dissipation (2025 Edition)

一、技术挑战与核心需求

大功率LED散热痛点

结温过高：10W级LED芯片的结温（TJ）若得不到有效控制，

可能导致光效衰减50%以上，寿命缩短至原设计的三分之一以下。

户外场景散热矛盾：大功率户外LED灯具需要在防水防尘（IP66/IP68）和高效散热之间取得平衡，而传统铝基板的散热面积有限。

行业需求升级

高功率密度：服务器电源、汽车前照灯等场景要求LED功率密度提升至500W/cm²以上，

传统风冷散热瓶颈亟待突破。

二、核心散热方案

封装级优化设计

芯片结构：采用倒装芯片或垂直芯片工艺，缩短导热路径，降低结温15-20℃。

基板材料：优选氮化铝陶瓷（AlN）或铜陶瓷复合基板，导热系数提升至200-400W/(m·K)，

是传统铝基板导热系数的3-5倍。

系统级散热技术

被动散热：

嵌入式热管设计：在LED模组内集成超薄热管（厚度≤3mm），利用相变循环快速散热。

全铝一体压铸结构：通过CNC工艺定制蜂窝状散热鳍片，对流面积提升50%以上。

主动散热：

微通道液冷系统：集成于PCB内部，采用微型泵驱动冷却液循环，可承载1000W以上的功率负载。

材料与工艺创新

热界面材料（TIM）：石墨烯导热胶或液态金属填料替代传统硅脂，界面热阻降至0.1K·cm²/W以下。

环保制造：无铅焊接工艺结合低温封装技术，降低热应力对芯片寿命的影响。

三、行业实践案例 服务器电源散热解决方案 标准化散热模块，采用GaN功率半导体和分层液冷架构，

使1000W功率模块温升控制在30℃以内，效率达到96%。

汽车前照灯热管理 分层散热设计：通过CFD仿真优化LED阵列布局，结合铝基板和合成射流技术（SynJet），实现温度均匀性误差<3℃。

四、未来技术方向 智能热监控：集成温度传感器和AI算法，动态调节散热系统功耗（如风扇转速/液冷流量），实现能效提升20%。

宽带隙材料应用：碳化硅 (SiC) 衬底与氮化镓 (GaN) 驱动芯片结合，降低器件发热量，提升耐高温性能。

文档描述：本白皮书基于全球前沿技术与产业实践，适用于 LED 照明、汽车电子、工业设备等领域的大功率散热设计。完整版本请联系我们获取。