壹、LED照明中存在的發熱問題及其影響
1.LED照明的發熱問題。
在使用LED照明的過程中，需要將電能轉化為光能，就像使用傳統的照明方式壹樣。但這兩種方式都不能將電能完全轉化為光能，只有壹小部分電能可以轉化為光能，其余大部分(60%~70%)在LED照明和發光的過程中轉化為熱能。尤其是大功率LED器件和照明燈具，隨著功率的不斷增大，LED內部芯片的溫度會逐漸升高，LED內部芯片等器件的性能會隨著溫度的升高而下降甚至失效。最後，LED設備無法工作。從根本上說，結溫的升高降低了PN結發光復合的幾率。表現在光源上就是發光亮度降低，產生飽和現象。因此，發熱問題是LED發展中迫切需要解決的問題。
2.發熱問題對LED的影響
上面提到發熱問題，發熱問題不僅會影響LED器件的壽命，還會影響發光亮度。經驗證明，LED尤其是大功率LED的壽命主要取決於芯片的結溫，溫度越高。可靠性越低，工作壽命越短。因此，不僅要從LED材料、制造方法、封裝結構、發光原理等方面綜合設計LED器件，還要解決目前LED器件和燈具中的散熱問題，選擇合適的封裝結構和合理的散熱方式，並應用於LED照明。
二、LED照明散熱技術的現狀
針對LED器件和燈具在將電能轉化為光能方面的局限性，提出了散熱技術的概念。散熱旨在解決LED點亮過程中電能轉化的那部分光能被帶走，電能轉化的熱量對LED內部芯片產生影響(使芯片性能下降、老化甚至失效)的問題。
1.影響LED散熱的主要因素
影響散熱的主要因素有材料性質(導熱系數)、封裝結構、封裝材料、芯片尺寸、芯片材料、芯片上的電流密度等等。壹般來說，LED照明設備和燈具由芯片、電路板、外部散熱器和驅動器四部分組成。因此，目前有兩種散熱設計方案:壹種是減少LED器件從電能到熱能的轉換，實現過程需要通過提高LED器件的內部量子效率來提高LED的發光效率，從而從內部解決LED在照明(使用)過程中的散熱問題；另壹方面，從外部設計考慮，通過改變LED器件和燈具的封裝材料或封裝方式，可以降低封裝的熱阻，有時還需要配置合適的散熱器來解決結溫高的問題，從而延長LED器件的使用壽命。
2.現有的散熱方法
由於技術的限制，目前很多方法都是通過改變LED照明器件的外部設計或者使用散熱器來解決散熱問題。目前LED照明器件的散熱方式有很多種，分為封裝級散熱方式和燈級散熱方式。顧名思義，封裝級散熱方式就是通過優化LED內部封裝結構和材料來降低封裝熱阻，主要分為矽基倒裝芯片(FCLED)結構和金屬電路板結構的封裝結構，以及基於基板材料和粘接材料的材料選擇原則。
燈級散熱主要是指熱量從封裝基板傳遞到外部熱沈過程中的散熱方式，主要分為被動散熱和主動散熱。主動散熱是指系統外部能量驅動的LED內部芯片及其自身器件的散熱，主要包括加風扇強制散熱、液冷散熱、半導體制冷散熱、離子風散熱和合成射流散熱。被動散熱是指LED照明過程中產生的熱量只通過散熱器本身進行散熱，達到降低結溫的效果。主要有直接自然對流散熱和熱管(平板熱管、環路熱管和翅片熱管)技術散熱兩種。
3.幾種散熱方法的示例
選材原則:采用這種散熱方式的前提是封裝結構已經確定，可以根據確定的封裝結構選擇最合適的封裝材料，提高系統的導熱性能，從而降低LED照明器件的封裝熱阻，最終達到系統的散熱效果。包裝材料大致可以分為三種:基材、粘合材料和包裝材料。
就基板材料而言，LED照明器件所涉及的散熱技術，要求基板材料具有高電絕緣性、高穩定性、高熱導率以及與芯片相匹配的熱膨脹系數。常用的襯底材料主要包括矽、金屬(鋁、銅等。)、陶瓷(A1N，SiC)和復合材料。
液冷散熱:液冷散熱是壹種在泵的強制驅動下，利用液體流經散熱器表面進行散熱的散熱技術。美國制造商Etemaleds曾推出壹款“水冷”led燈——Etemaleds hydra lux。它采用液冷散熱，既省去了用於冷卻燈泡內部的熱管、散熱器和風扇，又不用散熱材料覆蓋燈泡上部，其光輻射角度擴大到360度。
從上面的介紹可以看出，液冷散熱方式是壹種主動散熱方式。而液冷散熱方式在制造過程中復雜且難以實現，價格較高，不適合高溫、振動等惡劣環境。而且液冷散熱方式在LED照明器件中的應用，要求采用密封性高的液體循環制冷裝置，生產過程中稍有不當，就會損壞LED器件。
第三，發展LED照明散熱技術
隨著LED照明技術的成熟和LED照明應用的普及，現有的散熱技術不僅基於封裝結構和材料，還基於能量傳遞過程。近年來，封裝材料中的襯底材料有了新的發展，最新趨勢指向了GaN-GaN-on-Silicon的研究與開發。與藍寶石襯底相比，矽基氮化鎵具有以下特點:可以降低熱膨脹微分系數，增強LED的發光強度，制造成本低，散熱效果顯著。因此矽基氮化鎵受到LED廠商的青睞。