一、大功率LED的热管理需求
大功率LED（单颗功率>1W）广泛应用于路灯、汽车大灯、舞台灯光和植物照明等领域。LED的发光效率随结温升高而下降，每升高10℃，光通量减少约5%，寿命也相应缩短。因此，LED电路板不仅要提供电气连接，还要作为主要的散热通道。2026年，市场对高光效、长寿命LED灯具的需求持续增长，热电协同设计成为电路板方案开发的关键。深圳亿圆电子在LED电路板领域积累了丰富的经验，包括铝基板、铜基板和陶瓷基板等。
二、基板类型对比与选型
铝基板：成本较低，热导率约1~3W/(m·K)，适合1~3W的LED。绝缘层是限制散热的主要瓶颈。
铜基板：热导率更高（约3~5W/(m·K)），但成本较贵，且密度大。适合5W以上的LED。
陶瓷基板（氧化铝、氮化铝）：氧化铝热导率约20~30W/(m·K)，氮化铝可达170W/(m·K)。适合大功率高密度阵列。但陶瓷基板易碎，加工成本高。
柔性LED灯带：使用聚酰亚胺基材，散热能力有限，适合小功率装饰照明。
深圳亿圆电子建议：对于单颗3W以下的LED，铝基板性价比高；对于10W以上单颗或高密度COB（板上芯片），采用铜基板或陶瓷基板。
三、热路径设计
LED芯片产生的热量通过焊锡传递到电路板的焊盘，再通过绝缘层传导至金属底板。
导热焊盘：LED的正下方应设计导热焊盘（通常是裸露的铜皮），通过多个导热过孔（针对FR-4金属基板）或直接接触绝缘层（金属基板）。
绝缘层厚度：铝基板的绝缘层厚度通常为75~100μm，过厚会增加热阻，过薄会降低耐压。对于非隔离驱动LED（高压），需要加厚绝缘层。
金属底板厚度：铝底板厚度通常为1.0~2.0mm，越厚热容越大，但重量和成本增加。深圳亿圆电子在车灯应用中采用2.0mm铜基板+1.5mm铝散热器组合，取得了良好效果。
四、电气与热协同布线
电源走线：LED电源走线通常较宽（>2mm）以降低压降和发热。但宽铜皮会向周围导热，有助于散热。
电流密度：大功率LED的驱动电流可达1~3A，走线的电流密度不应超过20A/mm²。
热电分离：对于某些LED封装，正负极焊盘与散热焊盘是电气隔离的。设计时应确保散热焊盘独立连接到大的散热铜区，而不是与电源线共用。
五、散热过孔（适用于FR-4金属基复合板）
在一些需要双面布板的LED驱动器中，LED安装在FR-4板的顶层，底层贴附铝板。热量通过散热过孔传导至底层。
过孔填充：使用铜填充或导热胶填充过孔，热阻远低于空心过孔。
过孔密度：在LED下方布置尽可能多的散热过孔，通常孔径0.3mm，间距0.8mm。
底层铜皮：底层应有大面积铜皮，并通过导热胶与铝板或散热器接触。
六、热仿真辅助设计
深圳亿圆电子在LED电路板设计中普遍使用热仿真软件（如FloTHERM或Icepak）。
建模：输入LED功耗、基板材料热导率、环境温度和散热条件（自然对流或强制风冷）。
结果分析：观察LED结温是否低于规格书最大值（通常为125℃），以及热点分布是否均匀。
优化：根据仿真结果调整散热过孔数量、铜皮面积和铝板厚度。例如，增加0.5mm铝板厚度可使结温降低3~5℃。
七、实际案例
一个100W的LED路灯模组，采用40颗3W LED（实际降额使用至2W）。深圳亿圆电子设计了2.0mm铝基板，绝缘层为75μm高导热介质（2W/(m·K)）。仿真显示结温为92℃（环境温度40℃）。为降低温度，将铝基板厚度增加到2.5mm，并将绝缘层改用陶瓷填充型（3W/(m·K)），结温降至84℃，满足设计目标。
八、生产与可靠性
冲压成型：铝基板外形通常采用模具冲压，边缘圆滑无毛刺。
导热膏：在组装到散热器时，涂覆导热硅脂或导热垫片，厚度均匀。
热循环测试：LED电路板需经历-40℃~85℃热循环100次，检查是否有LED脱落或光衰。
绝缘耐压：非隔离驱动时，LED电路板需能承受1500V交流耐压1分钟。
九、深圳亿圆电子的特色服务
针对LED照明客户，深圳亿圆电子提供从选材建议、热仿真、样品打样到量产的一站式服务。对于高可靠性车灯项目，可提供按照AEC-Q102标准的可靠性测试报告。同时，拥有铝基板专用生产线，最小线宽/线距可达0.15mm/0.15mm。
十、未来趋势
随着Micro LED和Mini LED背光技术的成熟，超高密度LED阵列对电路板的散热和精度要求更高。深圳亿圆电子正在开发集成微流道散热的LED电路板，将冷却液通道直接制作在基板内部，预计2027年可应用于激光投影电视。
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