COB-LED（Chip on Board - Light Emitting Diode）作為一種先進(jìn)的照明與顯示技術(shù)，憑借其高功率密度以及獨(dú)特集成化封裝的特性，在當(dāng)今的照明和顯示領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用。無(wú)論是城市中璀璨奪目的大型戶外廣告顯示屏，還是各類室內(nèi)照明燈具，亦或是汽車大燈、舞臺(tái)燈光等專業(yè)照明設(shè)備，都常常能看到 COB-LED 的身影。然而，不可忽視的是，散熱問(wèn)題猶如一道難以跨越的溝壑，成為了影響其性能發(fā)揮和使用壽命的關(guān)鍵因素。以下便是關(guān)于 COB-LED 散熱問(wèn)題的深入分析以及相應(yīng)的解決方案：
一、COB-LED散熱問(wèn)題的根源
COB-LED 的工作原理決定了其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，它將多個(gè) LED 芯片以極高的密集度封裝在基板上。當(dāng)這些芯片在工作時(shí)，由于電流通過(guò)，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量。就如同在一個(gè)狹小的空間內(nèi)聚集了眾多發(fā)熱源，若這些熱量無(wú)法及時(shí)、順暢地導(dǎo)出，就會(huì)導(dǎo)致芯片的結(jié)溫（Junction Temperature）不斷升高。而結(jié)溫的升高會(huì)引發(fā)一系列嚴(yán)重的問(wèn)題：
光效下降（光衰）：原本明亮的燈光會(huì)逐漸變得黯淡，光線的強(qiáng)度和均勻度都會(huì)受到影響，使得照明或顯示效果大打折扣。
色溫漂移（顏色失真）：燈光的顏色會(huì)出現(xiàn)偏差，原本純凈的白色可能會(huì)偏黃或偏藍(lán)，這對(duì)于對(duì)顏色準(zhǔn)確性要求較高的場(chǎng)合，如舞臺(tái)燈光、攝影照明等，會(huì)造成極大的困擾。
壽命縮短（每升高10°C，壽命減少約50%）：過(guò)高的結(jié)溫會(huì)加速芯片內(nèi)部材料的老化和損壞，就像長(zhǎng)期處于高溫環(huán)境下的電子產(chǎn)品，其使用壽命會(huì)大幅降低，增加了使用成本和維護(hù)頻率。
二、散熱解決方案
高導(dǎo)熱基板：
為了改善散熱效果，可使用陶瓷基板（如 Al?O?、AlN，導(dǎo)熱系數(shù) 20 - 200 W/m·K）或金屬基板（銅基板，導(dǎo)熱系數(shù)約 400 W/m·K）。陶瓷基板具有良好的絕緣性和較高的導(dǎo)熱系數(shù)，能夠快速將芯片產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)出去；而銅基板則憑借其出色的導(dǎo)熱性能，為熱量的散發(fā)提供了更高效的通道。
覆銅陶瓷基板（DBC/DBA）是一種更為理想的選擇。它巧妙地結(jié)合了銅的高導(dǎo)熱性和陶瓷的絕緣性，既能夠保證良好的散熱效果，又能滿足電氣絕緣的要求，非常適用于大功率 COB-LED 的應(yīng)用。
散熱路徑優(yōu)化：
縮短芯片到散熱器的熱傳導(dǎo)路徑是提高散熱效率的關(guān)鍵。通過(guò)采用直接鍵合技術(shù)等先進(jìn)工藝，減少中間層的熱阻，使熱量能夠更快速地傳遞到散熱器上，就像為熱量開(kāi)辟了一條“綠色通道”。
散熱器集成：
加裝翅片式散熱器可以增加散熱面積，提高散熱效率。翅片式散熱器的原理類似于散熱器的鰭片，通過(guò)增大與空氣的接觸面積，加速熱量的散發(fā)。
熱管（Heat Pipe）或均溫板（Vapor Chamber）也是提升散熱效果的有效手段。熱管利用工質(zhì)的相變?cè)恚軌蚩焖賹崃繌囊欢藗鬟f到另一端；均溫板則可以使熱量在板內(nèi)均勻分布，避免局部過(guò)熱，從而提升整體散熱性能。
熱界面材料（TIM）：
使用高導(dǎo)熱硅脂、石墨烯或相變材料等熱界面材料，可以有效降低基板與散熱器間的接觸熱阻。這些材料就像一種“導(dǎo)熱膠水”，能夠填充基板與散熱器之間的微小間隙，增強(qiáng)兩者之間的熱傳導(dǎo)。
動(dòng)態(tài)電流控制：
通過(guò) PWM 調(diào)光或恒流驅(qū)動(dòng)方式，可以避免 COB-LED 過(guò)載運(yùn)行，從而減少熱量的積累。PWM 調(diào)光可以根據(jù)實(shí)際需求調(diào)整燈光的亮度，同時(shí)減少不必要的能量消耗和熱量產(chǎn)生；恒流驅(qū)動(dòng)則能保證電流的穩(wěn)定，避免因電流波動(dòng)導(dǎo)致的發(fā)熱異常。
溫度反饋機(jī)制：
集成熱敏電阻或紅外傳感器，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)溫的變化。一旦結(jié)溫超過(guò)設(shè)定閾值，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)整驅(qū)動(dòng)電流，就像給 COB-LED 安裝了一個(gè)“智能溫控器”，確保其始終在安全的溫度范圍內(nèi)工作。
強(qiáng)制風(fēng)冷：
在密閉環(huán)境等散熱條件較差的情況下，搭配小型風(fēng)扇可以增強(qiáng)空氣對(duì)流，加速熱量的散發(fā)。風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)能夠帶動(dòng)空氣流動(dòng)，將熱量及時(shí)帶走，防止熱量在 COB-LED 周圍積聚。
液冷散熱：
在超高功率場(chǎng)景（如汽車大燈、舞臺(tái)燈）中，由于熱量的產(chǎn)生量巨大，僅靠傳統(tǒng)的散熱方式往往難以滿足需求。此時(shí)，水冷或微通道冷卻系統(tǒng)就發(fā)揮了重要作用。水冷系統(tǒng)通過(guò)循環(huán)水將熱量帶走，具有極高的散熱效率；微通道冷卻系統(tǒng)則利用微小的通道結(jié)構(gòu)，增加冷卻液與發(fā)熱體的接觸面積，進(jìn)一步提高散熱效果。
高導(dǎo)熱固晶膠：
使用銀膠或納米銀燒結(jié)材料替代傳統(tǒng)環(huán)氧樹(shù)脂作為固晶膠，可以顯著提高固晶膠的導(dǎo)熱性能。銀膠和納米銀燒結(jié)材料具有良好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性，能夠更好地連接芯片和基板，同時(shí)將芯片產(chǎn)生的熱量快速傳導(dǎo)出去。
耐高溫?zé)晒鈱樱?/p>
為了避免高溫導(dǎo)致熒光粉碳化失效，可采用硅膠封裝替代有機(jī)硅。硅膠具有良好的耐高溫性能和光學(xué)特性，能夠在高溫環(huán)境下保持熒光層的穩(wěn)定，確保 COB-LED 的發(fā)光效果和使用壽命。
三、關(guān)鍵設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
四、實(shí)際案例參考
汽車大燈 COB-LED：
汽車大燈作為汽車的重要照明設(shè)備，對(duì) COB-LED 的性能和可靠性要求極高。在實(shí)際應(yīng)用中，采用銅基板 + 熱管散熱的組合方式，能夠有效地將芯片產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去，將結(jié)溫控制在 85°C 以下。這種散熱方案不僅保證了大燈的亮度和穩(wěn)定性，還使其壽命延長(zhǎng)至＞30,000 小時(shí)，滿足了汽車長(zhǎng)時(shí)間使用的需求。
植物生長(zhǎng)燈：
植物生長(zhǎng)燈需要為植物提供適宜的光照條件，對(duì)光效和光衰率有嚴(yán)格的要求。通過(guò)使用陶瓷基板 + 強(qiáng)制風(fēng)冷的散熱方案，能夠顯著提升光效，光效提升可達(dá) 15%。同時(shí)，有效降低了光衰率，使其＜5%/年，確保了植物生長(zhǎng)燈在長(zhǎng)期使用過(guò)程中能夠保持穩(wěn)定的光照輸出，為植物的生長(zhǎng)提供了良好的環(huán)境。
總結(jié)
COB-LED 的散熱問(wèn)題是一個(gè)系統(tǒng)性工程，需要從材料、結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)、環(huán)境四個(gè)方面進(jìn)行綜合優(yōu)化。通過(guò)降低熱阻、提升散熱效率，可以顯著提高光效的穩(wěn)定性并延長(zhǎng)使用壽命。未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)包括集成化散熱設(shè)計(jì)（如芯片級(jí)封裝）和智能溫控系統(tǒng)的進(jìn)一步融合，這將為 COB-LED 在更多領(lǐng)域的應(yīng)用提供更強(qiáng)大的技術(shù)支持。