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当LED于60年代被使用后，过去因LED使用功率不高，只能拿来作为显示灯及讯号灯，封装散热问题并未产生，但近年来使用于背光照明的LED，其亮度、功率皆持续的被提升，因此散热逐渐成为LED照明产业的首要问题。 LED量产且被大量使用后，其发光亮度以突飞猛进的速度上升，由2001年的25 lm/W，2006年6月日亚化学工业宣布实验室可达134 lm/W，2007年2月Lumileds公司可达到115 lm/W，2008年7月欧司朗则研发可达到136 lm/W之LED，Cree实验室于2008年11月可达161 lm/W，进步至2009年初，日亚化学工业发表的发光效率已可达249 lm/W，而量产的LED于2010年将一举突破100 lm/W之水平。 依据过去30年LED发展观察，Lumileds Lighting公司的Roland Haitz先生于2003年归纳出LED界的Moore(摩尔)定律—Haitz定律(如图1所示)，说明LED约每18~24个月可提升一倍的亮度，以此定理推估10年内LED亮度可以再提升20倍，而成本将可降90%以达到可完全取代现有照明技术，因此LED照明于近几年火热的被重视与探讨。 LED 背光照明 LED因耗电低、不含汞、寿命长、体积小、降低二氧化碳排放量等优势吸引国内、外厂商极力推广取代现有照明。LED主要照明可分为显示背光、车用照明、交通号志与室内室外照明，而背光模块于2009年被广泛的应用于笔记型计算机面板上，此后亦逐渐被使用到家用电视机，其约占了50%之面板模块零组件制造成本与消耗约70%显示器之电能，故背光照明为显示面板最重要的关键。然液晶显示器无法自行发光，因此需要背光模块作为光线的来源，所以背光源的好坏会影响显示的效果甚剧。加上面板需薄型化的因素，因此多以CCFL灯管作为背光源，而LED背光源比起CCFL有演色性佳、寿命长、反应速度快等优势(如表1)。 再加上近年来由于全球提倡环保议题，各国政府的禁汞环保政策，如欧盟的WEEE与RoHS指令与中国的电子信息产品生产污染防治管理办法等陆续推行，也驱使小体积封装之LED成为替代CCFL的最佳无汞灯源。又由于LED单位成本发光效率持续快速成长中，使得LED成本跌幅扩大，缩小了CCFL与LED的价差，也促使面板厂商开始大幅导入LED于背光模块。 LED的散热问题 目前提高LED亮度有两种方式，分别为增加芯片亮度以及多颗密集排列等方式，这些方法都需输入更高功率之能量，而输入LED的能量，大约20%会转换成光源，剩下80%都转成热能，然在单颗封装内送入倍增的电流，发热自然也会倍增，因此在如此小的散热面积下，散热问题会逐渐恶化。此封装如仅应用在只使用1~4颗LED的散光灯，散光灯点亮时间短暂，故热累积现象不明显；如应用在液晶电视的背光上，既使使用高亮度LED，也要密集排列并长时间点亮，因此在有限的散热空间内难以适时的将这些热排除于外。 但很不幸的，产生的热，对晶粒是很严重的问题。当晶粒界面温度升高时，量子转换效率导致发光强度下降，且寿命也会跟著下降；放射波长改变，使得色彩稳定性降低；受热时因不同材质的膨胀系数不同，会有热应力累积使产品可靠性降低，使用年限也会降低。因此，散热是高功率LED极需解决的重要问题。 基本热力学 传统光源白炽灯有73%以红外线辐射方式进行散热，在周围可以感受到高温高热，所以灯泡本体热累积现象轻微，而LED产生的光，大多分布在以可见光或紫外光居多，不能以辐射方式帮助散热，又因LED封装面积较小，难以将热量散出，导致LED照明质量有很大的问题产生，由此得知LED热能问题是目前急待被解决。 在讨论LED热管理的议题前，首先要先了解基本热力学。基本上散热有3种方式(表2)，分别为「传导式散热」、「对流式散热」以及「辐射式散热」，从以上三者的理论公式可以分析出，散热最主要问题点就在「面积」；另外，由于因辐射在接近室温情况下散热量非常小，所以最主要讨论的散热方式在传导和对流两方面。