散熱對LED產品的重要性

近年來，隨著環保意識與封裝技術的同步進步，LED產品急速發展；在發展的的行銷過程中，散熱的議題也常被提及。但隨著白熱化的市場，往往有許多一知半解、誇大其辭、不分青紅皂白的說法。本短文從產品元件特性、熱傳物理理論與人因工程幾方面簡要探討散熱之於LED產品的角色。
為何LED需要注意散熱?
從物理而言，發熱量大、體積小(換言之就是熱密度高)的物體，為了達到與外界熱平衡將熱量傳播出去所需的溫度會較高。恰好從產品特性上，由於新近LED已往主要光源方向設計，不再是小小的訊號用光源；為了達到足夠的照明度，其發熱量比過去大幅提升。而燈具產品的特性多數也訴求體積輕巧。因此在產品先天特性上便容易是高溫的情況。 而高溫會造成以下幾方面的影響：
一、使用安全：產品高溫若人體觸及，可能會造成傷害。
二、產品效能：LED晶粒本身的發光效能對於溫度相當敏感，高溫會造成效能 衰退，發光量降低。
三、產品可靠度：LED晶粒本身，內部電路基板線路，電源元件的使用壽命都與溫度高度相關。燈具又屬於長時間使用之產品，壽命可靠度對產品可用性與品質形象影響重大。
LED如何進行散熱
不管怎變，物理上的熱傳播方式只有三種途徑：熱傳導、熱對流、熱輻射。LED也同樣受到普遍性的物理定律管轄。以多數LED應用，熱輻射比重微小。LED晶粒為主要發熱源，熱量由晶粒發生，經基板、電路、散熱機構、外殼等，最後進入環境空氣；主要為熱傳導與熱對流兩種熱傳播現象。從熱傳導面，LED晶粒本身的封裝方式、與基板接合方式、基板特性、散熱機構件設計都有重要影響。而產品結構、外型、機構則影響熱對流效能。由於LED燈具通常緊緻度高，因此電子、機構、ID等各方面設計幾乎是緊密耦合互相牽動，導致熱傳導與熱對流的考量亦復如此。
散熱相關迷思
一、使用特殊材料就能解決散熱問題：
特殊材料可幫助熱傳導的部份，但前面已解釋過，熱量終究是要進入環境大氣的，熱傳導只是其中一個過程，並不完全決定散熱效能。也沒有可以無限吸熱的魔幻材料，材料只是個介質；影響熱傳導特性而已。因此，某些特殊材質可改善熱傳導性能是真的，但只靠特殊材料就能解決一切是假的。----以及別忘了，”特殊”的代價通常是高價。
二、LED燈具一定要有散熱鰭片，而且越大表示散熱效能越強：
任何表面都可作為散熱用的面積。所謂散熱鰭片只是一個密集化的專用面積。是否需要有散熱鰭片，以及散熱鰭片應設計成如何，需經過仔細的分析計算決定。不需要的情況加上鰭片，反而造成額外熱傳障礙。同理，不必要的龐大鰭片也是造成反效果，特別是考量敏感的自然對流狀況。最後別忘了，所有不必要的設計都意味著不必要的成本，而那最後是由消費者你來支付的。

散熱是LED應用產品一個很重要的考量因素。對產品評價時，不是以字面上對散熱所做的各種充滿驚奇字眼的描述為依據，而是以確切的數據以及設計團隊對散熱的深入理解為依據。