INtecnologie dei diodi a emissione di luce (LED).Un'efficace dissipazione del calore è fondamentale: il surriscaldamento riduce l'emissione luminosa, accelera la degradazione del fosforo e riduce la durata. Un modo per migliorare la conduttività termica - introduzionecarburo di silicio (SiC) in diffusori di calore, substrati o compositi (ad esempio Al‑SiC, Cu‑SiC). Quando si confrontaSiC con D50 10 µm con purezza dell'88% e del 90%. una differenza del 2% di impurità influisce in modo significativotrasferimento di calore, poiché determina il livello di diffusione dei fononi e la presenza di fasi termicamente instabili.
AziendaZhenAn, avendo30 anni di esperienza fornitura di SiC per compositi termici e certificato secondoISO/SGS, spiega in dettaglio quale composizione prevedemigliore dissipazione del calore nei LED.
1. Perché la conduttività termica del SiC è importante per i LED
I LED generano calore nella regione attiva (giunzione p-n). Se il calore non viene dissipato rapidamente:
La temperatura di transizione aumenta → l'efficienza della radiazione diminuisce.
La degradazione del fosforo e del composto sigillante viene accelerata.
La risorsa lavoro è ridotta.
Il SiC ha un'elevata conduttività termica (a seconda della modifica - fino a 120–200 W/(m K)), ma nei compositi e nella ceramica questo valore dipende da:
Purezza del reticolo cristallino.
Dimensione e distribuzione delle particelle.
La presenza di impurità e bordi di grano che disperdono i fononi (portatori di calore nella ceramica).
2. Riempitivo fine D50 10 µm SiC -
D50 10 µm - il diametro medio delle particelle è di 10 µm, il che garantisce un buon impaccamento in matrici metalliche o ceramiche.
Piccole particelle riducono la resistenza termica all'interfaccia se sono garantite una buona bagnabilità e pulizia.
A D50 fissola purezza del SiC determina quanto il reticolo del SiC mantiene un'elevata conduttività termica e non crea barriere aggiuntive.
3. Impatto della purezza: 88% contro 90%
SiC 88%: ~12% impurità (SiO₂, C libero, ossidi di Fe, Al, ecc.).
SiC90%: ~10% di impurità - in più rispetto al carburo di silicio puro sfuso.
Come le impurità compromettono il trasferimento di calore
Diffusione dei fononi
Il trasferimento di calore nel SiC viene effettuato dai fononi (vibrazioni del reticolo cristallino). Impurità e difetti interrompono la regolarità del reticolo, riducendo il cammino libero medio dei fononi →la conduttività termica diminuisce.
Formazione di fasi termoresistenti a bassa conduttività
Ad esempio, il SiO₂ e alcuni ossidi metallici hanno una conduttività termica 5-10 volte inferiore al SiC. Fungono da barriere termiche ai confini dei grani.
Aumento della resistenza termica all'interfaccia della matrice
Le impurità modificano l'energia superficiale delle particelle, compromettendo la bagnabilità e la formazione di un forte legame termico con il metallo (Al, Cu).
Instabilità termica
Durante il funzionamento prolungato ad alte temperature, le impurità possono ossidarsi o reagire, deteriorando la struttura e aumentando la resistenza termica.
Vantaggi del SiC 90%
Minore diffusione dei fononi - un reticolo pulito fornisce una conduttività termica vicina a quella teorica.
Meno barriere termiche - il basso contenuto di impurità riduce il numero di confini con bassa conduttività.
Migliore connessione con la matrice - i cereali puri vengono bagnati meglio, formando uno stretto contatto termico.
Stabilità durante il funzionamento - minore degrado della conduttività termica nel tempo.
4. Confronto del trasferimento di calore nei componenti LED-
|
Parametro |
SiC 88% |
SiC90% |
|---|---|---|
|
Contenuto di impurità |
~12% |
~10% |
|
Diffusione dei fononi |
Più alto |
Sotto |
|
Conduttività termica (composito) |
Sotto |
Più alto |
|
Resistenza termica al confine |
Più alto |
Sotto |
|
Стабильность при T >100 gradi |
Moderare |
Alto |
|
Rimozione del calore dalla giunzione p-n |
Meno efficace |
Più efficiente |
|
Durata utile dei LED |
Meno |
Più a lungo |
Conclusione:SiC al 90% a D50 10 µm è migliore nel dissipare il calore nei LED, poiché fornisce una minore dispersione dei fononi, meno barriere termiche e una conduttività termica stabile in condizioni operative.
5. Raccomandazioni pratiche
PerLED ad alta potenza (fari delle automobili, illuminazione stradale, proiettori) - scegli SiC 90% per ridurre al minimo il surriscaldamento e mantenere la luminosità.
INsubstrati metallo-ceramici Il riempitivo puro (AlSiC, CuSiC) aumenta l'efficienza di rimozione del calore e riduce lo stress termico.
Aminiaturizzazione (LED per display, apparecchiature mobili) una migliore conduttività termica consente di ridurre le dimensioni dei radiatori.
Anche un piccolo aumento della purezza riduce il rischio di surriscaldamento locale e prolunga la vita dei LED.
6. Caso di studio
Un produttore di diffusori di calore per fari a LED per automobili ha sostituito il SiC 88% con il SiC 90% (D50 10 µm) nel composito AlSiC-:
La conduttività termica del composito è aumentata del15%.
La temperatura della giunzione p-n è diminuita di 8 gradi nei test al banco.
La durata utile dei fari è aumentata del 20% in base ai dati di invecchiamento accelerato.
7. Perché scegliere ZhenAn
30 anni di esperienzanella produzione di SiC per compositi termici.
Controllo accurato di D50 (±0,5 µm) e purezza (88%, 90%, fino al 99%).
CertificazioneISO/SGS - composizione stabile, impurità minime.
Lotti singoli per AlSiC, CuSiC e substrati ceramici.
Forniture globali all'industria dei LED, all'elettronica automobilistica e all'elettronica di potenza.
Conclusione
AD50 10 µmIl carburo di silicio è migliore del 90% nella dissipazione del calore nei LEDrispetto al SiC 88% grazie alla minore diffusione dei fononi, al minor numero di barriere termiche e alla stabilità alle alte temperature. Ciò consente di ridurre la temperatura di giunzione, aumentare l'efficienza luminosa e prolungare la durata dei prodotti LED.
Per selezionare il SiC con la conduttività termica richiesta, contattare gli specialisti ZhenAn:
Domande frequenti (FAQ)
D1: Perché le impurità compromettono il trasferimento di calore nel SiC?
R: Interrompono il reticolo cristallino, provocando la dispersione dei fononi e creando confini con bassa conduttività termica.
Q2: È possibile utilizzare SiC all'88% nei LED a bassa potenza?
R: Sì, se i carichi termici sono bassi, ma il 90% di SiC garantirà stabilità e durata migliori.
D3: La dimensione delle particelle è più importante della purezza per la conduttività termica?
R: Le dimensioni influiscono sull'imballaggio e sul contatto dello stampo, ma la purezza determina la conduttività termica interna e le barriere termiche del SiC.
Q4: ZhenAn fornisce D50 10 um SiC al 90%?
R: Sì, produciamo SiC 90% con D50 10 µm e composizione certificata.
Q5: In che modo la pulizia influisce sulla longevità dei LED?
R: Il riempitivo più pulito mantiene la conduttività termica più a lungo, riducendo la degradazione termica.
Perché scegliere ZhenAn
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