中心議題：

• 大流明LED街燈的新散熱解決方案

解決方案：

• 慎選散熱基板材質及導熱膠
• 倒裝片和共晶可有效降低熱阻
• 風扇散熱
• 向下散熱
  、強製散熱及液態散熱等新散熱技術
• 散熱模塊漆料選擇
• 提高LED轉換效率

受限於技術，LED目前的轉換效率仍為兩成左右，也就是說有高達八成的電能會轉換成熱能
，因此散熱問題始終是LED照明麵臨的重要挑戰。尤其LED發光熱能是集中於小範圍，因此在電力輸入功率較大的路燈應用中，LED接口溫度相當高，再加上路燈為長時間持續工作，熱能的產生更為可觀
，因此若散熱模塊不能有效散熱，LED街燈便會出現嚴重的光衰現象
，導致使用壽命大幅縮短。隨著中國大陸近年力推"十城萬盞"半導體照明應用工程政策，LED街燈裝設數量迅速增多，LED街燈光衰問題更為突顯。

LED光guang衰shuai現xian象xiang和he散san熱re效xiao能neng息xi息xi相xiang關guan
，為wei有you效xiao達da成cheng散san熱re目mu的de，相xiang關guan業ye者zhe紛fen紛fen循xun各ge種zhong途tu徑jing尋xun求qiu解jie決jue之zhi道dao。就jiu整zheng體ti的de散san熱re設she計ji來lai看kan
，散san熱re基ji板ban材cai料liao與yuLED晶粒封裝方式極為關鍵。首先，LED散熱基板的運作方式為利用散熱基板材料本身的熱傳導性，將熱源從LED導出，而從LED散熱途徑來看，又可將LED散熱基板細分為LED晶粒基板與係統電路板兩大類
，此兩種散熱基板分別承載著LED晶粒與LED芯片。其中，LED晶粒基板主要是作為將LED晶粒的熱能傳導至係統電路板的的媒介；係統電路板則是負責將熱能傳導至散熱鰭片、外殼或大氣中的材料。

慎選散熱基板材質及導熱膠

璦司柏電子工程師遊慧茹指出
，在係統電路板散熱這個部分，早期LED產品的係統電路板多以PCB為主，但隨著LED街燈應用等高功率LED需求的增加
，PCB材料的散熱能力不足以應付
，因此業界已發展出高熱導係數鋁基板（MCPCB），主要是利用金屬材料散熱較佳的特性達到高功率產品散熱的目的。

除chu了le散san熱re基ji板ban的de材cai料liao需xu要yao注zhu意yi外wai，鋁lv基ji板ban黏nian合he使shi用yong的de導dao熱re膠jiao也ye必bi須xu慎shen選xuan。冠guan品pin化hua學xue研yan發fa部bu副fu總zong經jing理li葉ye聖sheng偉wei博bo士shi指zhi出chu
，部bu分fen廠chang商shang以yi為wei導dao熱re膠jiao膜mo或huo導dao熱re膠jiao墊dian越yue厚hou越yue好hao
，卻que忽hu略lve越yue厚hou則ze熱re阻zu越yue大da。再zai者zhe，導dao熱re膠jiao膜mo或huo軟ruan質zhi導dao熱re墊dian片pian並bing無wu法fa與yu基ji板ban真zhen正zheng密mi合he
，存cun在zai於yu貼tie合he麵mian的de許xu多duo孔kong隙xi是shi另ling一yi種zhong形xing式shi的de熱re阻zu質zhi。綜zong合he這zhe些xie因yin素su
，散san熱re導dao熱re的de效xiao率lv將jiang有you所suo降jiang低di，需xu用yong對dui導dao熱re膠jiao才cai能neng降jiang低di熱re阻zu。

他ta指zhi出chu，網wang印yin施shi工gong的de軟ruan陶tao瓷ci導dao熱re膠jiao為wei軟ruan質zhi半ban液ye態tai，在zai網wang印yin機ji刮gua刀dao塗tu布bu於yu鋁lv基ji板ban時shi
，導dao熱re粒li子zi會hui滲shen入ru基ji板ban表biao麵mian的de孔kong隙xi並bing予yu以yi填tian滿man，進jin而er形xing成cheng完wan全quan平ping整zheng且qie無wu孔kong隙xi的de平ping麵mian
，與yuLED晶粒載板黏合時會完全密合

，如此就能減少熱阻，熱度可迅速被傳導出去，LED晶粒環境溫度隨之降低，LED街(jie)燈(deng)的(de)光(guang)衰(shuai)現(xian)象(xiang)自(zi)然(ran)得(de)以(yi)延(yan)緩(huan)發(fa)生(sheng)。他(ta)並(bing)強(qiang)調(tiao)
，網(wang)印(yin)施(shi)工(gong)的(de)軟(ruan)陶(tao)瓷(ci)導(dao)熱(re)膠(jiao)具(ju)有(you)延(yan)展(zhan)性(xing)，在(zai)高(gao)溫(wen)烘(hong)烤(kao)或(huo)回(hui)焊(han)時(shi)，會(hui)隨(sui)著(zhe)鋁(lv)基(ji)板(ban)的(de)熱(re)脹(zhang)冷(leng)縮(suo)一(yi)起(qi)變(bian)化(hua)，應(ying)力(li)非(fei)常(chang)小(xiao)
，因(yin)此(ci)不(bu)會(hui)造(zao)成(cheng)鋁(lv)基(ji)板(ban)彎(wan)曲(qu)

，甚(shen)至(zhi)是(shi)爆(bao)板(ban)。

不過，遊慧茹特別指出，盡管係統電路板能將LED芯片所產生的熱有效散熱至大氣環境，但是首先是LED晶粒所產生的熱能必需有效的從晶粒傳導至係統電路板

，否則，隨著LED功率的提升，整體LED的散熱瓶頸將出現在LED晶粒散熱基板。目前市麵上LED晶粒基板主要以陶瓷基板為主，依線路備製方法不同略可區分為厚膜陶瓷基板、低溫共燒多層陶瓷，以及薄膜陶瓷基板三種
，其中薄膜陶瓷基板為相對較新的技術，可有效滿足倒裝片（Flip Chip）封裝方式所要求的布線精確度與燒結收縮比例問題。

倒裝片和共晶可有效降低熱阻

上述倒裝片封裝方式為現階段降低LED熱阻的重要技術趨勢。除能降低熱阻外，倒裝片封裝LED擁有顏色與光一致性優勢，而這是下遊係統商采購LED的關鍵指標，因此吸引不少LED業者投入開發，包括Philips Lumileds
、科銳、歐司朗光電半導體（OSRAM Opto Semiconductors）及美商旭明光電（SemiLEDs）。據了解，Philips Lumileds是采用金錫共融焊錫（AuSn Eutectic Solder）的方式，在假設該方案金錫覆蓋麵積達25%的情況下
，熱阻可達0.16℃/W.科銳、歐司朗光電半導體（OSRAM Opto Semiconductors）及美商旭明光電（SemiLEDs）則分別采用矽（Si）、銅（Cu）基板開發垂直式芯片。

Philips Lumileds台(tai)灣(wan)資(zi)深(shen)技(ji)術(shu)支(zhi)持(chi)經(jing)理(li)黃(huang)珩(heng)春(chun)強(qiang)調(tiao)
，倒(dao)裝(zhuang)片(pian)封(feng)裝(zhuang)與(yu)傳(chuan)統(tong)綁(bang)晶(jing)封(feng)裝(zhuang)製(zhi)程(cheng)所(suo)使(shi)用(yong)的(de)機(ji)台(tai)不(bu)同(tong)，再(zai)加(jia)上(shang)設(she)備(bei)投(tou)資(zi)金(jin)額(e)偏(pian)高(gao)，以(yi)及(ji)缺(que)乏(fa)專(zhuan)利(li)技(ji)術(shu)，因(yin)此(ci)現(xian)階(jie)段(duan)實(shi)際(ji)有(you)能(neng)力(li)出(chu)貨(huo)的(de)LED廠商寥寥可數。他並指出
，Philips Lumileds已發表可實現掙脫分檔藩籬（Freedom From Binning）理念的倒裝片封裝技術LED係列產品，結合該公司專有的薄型倒裝片（TFFC）技術和Lumiramic熒光粉片技術，達成LED光與顏色的一致性。

另外，在降低LED晶粒熱阻方麵，值得注意的還有共晶（Die Bonding）技術的選擇。根據大毅科技LED散熱研發團隊指出，現有的固晶方式主要有銀膠固晶及共晶（Eutectic）焊接法兩種，前者較常見但僅適用於低功率模塊，共晶焊接法則不但可提高固晶強度及導熱係數，還可配合倒裝片技術將LED晶粒整體熱阻下降到銀膠製程的20-40%.

高亮度LED共晶製程多以8:2比例的金錫合金（Au-Sn Alloy）zuoweixinpiandibuhanliao

，zaijiangxinpianfangzhiyuduyoujinhuoyindejibanshang，jiarezhigongjingwendu
，shijibanbiaomiandejinhuoyinyujinxihejinxianghukuosan，jinergaibianhejinchengfenyitigaorongdian，shigongjingjiegouguhuayidadaogujingdemude，liyongcifangfasuogujingdexinpiantuiliyuandayushiyongyinjiaogujing，yinciyingyongyugaogonglvLED時會有更佳的可靠度表現。

然而共晶技術的操作溫度高達320℃，需特別考慮選用芯片、基板等材料耐熱程度。此外，芯片下平整的金錫合金層隻有3μm厚，所以除了共晶固晶機台需要有高位置精度外，另一重要固晶條件就是基板表麵粗糙度（Ra）與高低差（PV）要低，針對這些需求
，大毅科技已導入拋光技術，成功製造出適合共晶的散熱陶瓷基板，以協助廠商封裝出更加穩定的高功率LED產品。
[page]
風扇散熱具成本優勢

接下來談到LED街燈模塊的散熱，相關解決方案相當多元，可概分為散熱鰭片
、導熱塑料殼

、風扇、導熱管、biaomianfushesanrechulijiziranduiliusanredeng。qizhong，youshusanrepianjigaosufengshanshizuichangjiandechulifangshi。zhenduifengshansanrefangshi，chuanxiangweidianjiyingxiaozhongxinshichangkaifabuxiangmujingliwangbaitaobiaoshi
，fengshanzaijiageyuxingnengshangjiaojujingzhengli。tazhichu，chuanxiangweidianjijinianqianjiuyichenggongjinruLED路(lu)燈(deng)市(shi)場(chang)，並(bing)應(ying)用(yong)在(zai)多(duo)起(qi)國(guo)際(ji)性(xing)路(lu)燈(deng)標(biao)案(an)中(zhong)，因(yin)此(ci)相(xiang)關(guan)用(yong)技(ji)術(shu)已(yi)相(xiang)當(dang)成(cheng)熟(shu)。而(er)除(chu)了(le)精(jing)進(jin)驅(qu)動(dong)馬(ma)達(da)效(xiao)能(neng)並(bing)改(gai)善(shan)風(feng)扇(shan)本(ben)身(shen)軸(zhou)承(cheng)的(de)材(cai)質(zhi)外(wai)，未(wei)來(lai)傳(chuan)祥(xiang)將(jiang)朝(chao)著(zhe)高(gao)壽(shou)命(ming)

、低噪音、高可靠度的研發方向前進。

不過，隨著LED照(zhao)明(ming)應(ying)用(yong)的(de)光(guang)輸(shu)出(chu)不(bu)斷(duan)提(ti)高(gao)，導(dao)致(zhi)熱(re)流(liu)密(mi)度(du)不(bu)斷(duan)增(zeng)加(jia)，單(dan)位(wei)時(shi)間(jian)內(nei)需(xu)要(yao)冷(leng)卻(que)的(de)熱(re)量(liang)也(ye)越(yue)來(lai)越(yue)大(da)，而(er)散(san)熱(re)片(pian)及(ji)高(gao)速(su)風(feng)扇(shan)等(deng)散(san)熱(re)方(fang)案(an)若(ruo)要(yao)維(wei)持(chi)一(yi)貫(guan)的(de)散(san)熱(re)效(xiao)率(lv)
，勢(shi)必(bi)要(yao)越(yue)做(zuo)越(yue)大(da)，並(bing)不(bu)適(shi)用(yong)於(yu)小(xiao)空(kong)間(jian)應(ying)用(yong)，於(yu)是(shi)便(bian)給(gei)了(le)其(qi)它(ta)散(san)熱(re)方(fang)案(an)的(de)崛(jue)起(qi)空(kong)間(jian)，例(li)如(ru)Nuventix采用Synthetic Jet原理製造的SynJet（合成噴氣）產品。

新散熱技術可快速大量散熱

根據Nuventix所提供的資料指出，由Nuventix開發的SynJet組zu件jian采cai用yong基ji於yu空kong氣qi的de合he成cheng射she流liu冷leng卻que新xin技ji術shu

，該gai技ji術shu利li用yong電dian磁ci執zhi行xing器qi產chan生sheng的de湍tuan氣qi流liu脈mai衝chong

，也ye就jiu是shi通tong過guo強qiang製zhi對dui流liu換huan熱re的de高gao效xiao散san熱re能neng力li快kuai速su帶dai走zou熱re量liang，可ke降jiang低diLED芯片的溫度並縮減散熱器的體積及重量。

另外，LED街燈製造業者鑫源盛科技（TTiC）則是采用超導熱散熱技術開發出向下散熱、強製散熱及液態散熱三大技術，有效解決LED因散熱而產生光衰的問題。其中，強製氣冷方法是采用高信賴性動力氣流風扇驅動，達成0.08℃/W超低熱阻及50,000xiaoshichangshoumingdiguangshuai。yetailengquefangfaweicaiyongdengtiyusanrejiegoufenlifangfa，jiangreyuandaozhiwaibuhuanjing。xiangxiasanrefangfazhongderejiaohuansanrejiegouweixiangxiachaoxiangdimian，kewanquanbimianluochenduijidaozhihuisun。

鑫源盛副董事長管新寧表示，在該公司的各種散熱技術中，向下散熱專利技術已廣泛應用於LED街燈上，廣受世界各國青睞
，包括日本、歐美大國與開發中國家的政府單位皆前來采購下單。管新寧進一步說明，該向下散熱專利技術可有效避免"落塵"的影響，進而降低LED街燈產品維修保養成本並延長產品壽命。管新寧強調，鑫源盛LED街燈已通過美國最具權威的產品安全檢測和認證組織UL檢測，並已完成全球專利產權布局，成功獲得PCT143國專利優先權，確立產品設計的規格指針，並達成完善的產品可靠度、信賴性的實裝妥善率統計。

鑫源盛在台灣能源局的示範案中，已成功安裝超過兩萬盞LED街燈，此外在中國的道路工程更已安裝超過三萬盞的LED街燈。鑫源盛預估
，該公司未來亞洲地區會有超過50%的成長率
，全球將有超過70%的成長率。鑫源盛目前主攻公共工程與商業照明兩大塊，主力產品為S係列的LED街燈及P係列的LED投光燈
，都以大瓦數應用為主。其最早安裝的實績至今已六年，截至目前沒有任何故障維修
，光衰值更小於3%,燈具效能表現相當優異。事實上，鑫源盛為台灣首家在2007年就通過政府驗收合格的LED街燈廠商
；並已在2010年底前通過多項安規及質量認證，包括UL、CE、CNS、C-Tick、PSE之檢測及ISO 9001和ISO 14001的品質認證。

散熱模塊漆料攸關散熱效果

最後
，關於LED街(jie)燈(deng)的(de)散(san)熱(re)，還(hai)有(you)一(yi)個(ge)較(jiao)不(bu)為(wei)眾(zhong)人(ren)所(suo)討(tao)論(lun)但(dan)頗(po)為(wei)關(guan)鍵(jian)的(de)部(bu)分(fen)，就(jiu)是(shi)燈(deng)具(ju)散(san)熱(re)模(mo)塊(kuai)外(wai)的(de)烤(kao)漆(qi)。針(zhen)對(dui)此(ci)，冠(guan)品(pin)化(hua)學(xue)研(yan)發(fa)部(bu)副(fu)總(zong)經(jing)理(li)葉(ye)聖(sheng)偉(wei)博(bo)士(shi)表(biao)示(shi)
，LED街燈的使用環境為戶外，會受到環境氣候的幹擾，為解決此問題，廠商或是以陽極處理保護LED街燈散熱器外殼，或是加噴烤漆，以避免酸堿物質侵蝕。然而陽極處理壽命不長
，日後會出現氧化變色的現象
；烤漆保護成本則較低且保護效果也好，然而一般烤漆不具備散熱功能，反而會將熱能封鎖在散熱器內
，導致LED發光功率降低
，成為光衰的幫凶之一，而LED燈具軟陶瓷散熱漆正足以解決此問題。

LED燈具軟陶瓷散熱漆可直接噴塗於LED燈deng具ju外wai部bu

，且qie適shi用yong於yu各ge種zhong形xing狀zhuang的de散san熱re結jie構gou
，並bing可ke調tiao整zheng成cheng不bu同tong色se彩cai以yi因yin配pei合he景jing觀guan設she計ji需xu求qiu。葉ye聖sheng偉wei指zhi出chu，噴pen塗tu式shi散san熱re漆qi內nei的de軟ruan陶tao瓷ci粒li子zi經jing由you奈nai米mi化hua處chu理li

，粒li子zi相xiang當dang細xi微wei，不bu僅jin易yi於yu噴penqiang操作，且能讓同一塗布麵積上的導熱粒子多且密集，進而加大讓溫度揮發透散的麵積
，促使LED燈具的熱能可迅速傳導出去。

提升LED轉換效率為根本之道

LED街燈散熱方式多元，不過，解決光衰問題的最根本解決之道還在於提升LED芯片的轉換效率
，高壓（HV）LED便是在此方麵有所突破的新技術。晶元光電研發中心副總經理謝明勳指出，高壓（HV）LED為新製程，是在單一芯片上置入LED矩陣，芯片上電流路徑較短，因此可減少奧姆損失（Ohmic Loss），且具備更高的光抽出效率（Extraction Efficiency），所以可提高光電轉換效率，進而降低散熱需求。他表示該公司高壓LED已打入飛利浦（Philips）LED照明的供應鏈。據了解，除晶元光電外，包括億光電子、台達電、齊瀚、葳天、南亞光電

、迪源光電與連展科技等LED封裝
、晶粒和燈具係統商已展開產品線、技術及市場部署。

業界估計，2020年LED轉換效率可以提升至50%,屆時LED的散熱問題已解決大半，不過
，在此之前

，LED街燈的散熱技術顯然仍有許多發揮空間
，畢竟，唯有降低溫度，LED街燈產品的使用年限才得以增加，LED路燈始能進一步普及。