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技術文摘

LED燈的發熱原因分析及散熱解決方式
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LED燈的發熱原因分析及散熱解決方式

來源:東莞七度照明 發布日期:2017.09.06 閱讀:1415
 隨著近些年來LED技術作為新一代照明技術受到了廣泛應用,目前大多數照明場所都采用LED燈,LED燈具應用包括有LED路燈、LED投光燈、LED工礦燈、LED隧道燈等,那么在各個照明場所的應用過程中LED燈具功率逐漸加大以滿足照明需求,所以在LED燈具散熱問題也就越來越被人重視。這是因為LED的光衰或其壽命是直接和其結溫有關,散熱不好結溫就高,壽命就短,下面我們根據LED發熱原因和解決散熱的各種技術:

一、LED發熱的原因
  LED發熱的原因是因為所加入的電能并沒有全部轉化為光能,而是一部分轉化成為熱能。LED的光效目前只有100lm/W,其電光轉換效率大約只有20~30%左右。也就是說大約70%的電能都變成了熱能。
  具體來說,LED結溫的產生是由于兩個因素所引起的:
  1.內部量子效率不高,也就是在電子和空穴復合時,并不能100%都產生光子,通常稱為由“電流泄漏”而使PN區載流子的復合率降低。泄漏電流乘以電壓就是這部分的功率,也就是轉化為熱能,但這部分不占主要成分,因為現在內部光子效率已經接近90%。
  2.內部產生的光子無法全部射出到芯片外部而最后轉化為熱量,這部分是主要的,因為目前這種稱為外部量子效率只有30%左右,大部分都轉化為熱量了。
  就如前文所說雖然白熾燈的光效很低,只有15lm/W左右,但是它幾乎將所有的電能都轉化為光能而輻射出去,因為大部分的輻射能是紅外線,所以光效很低,但是卻免除了散熱的問題。

二、LED照明燈具的散熱解決方式
  解決Led的散熱,主要從兩個方面入手,封裝前與封裝后,可以理解為Led芯片散熱與Led燈具散熱。Led芯片散熱主要與襯底和電路的選擇與工藝有關,本文暫不闡述。本文主要介紹Led燈具的散熱,因為任何LED都會制成燈具,所以LED芯片所產生的熱量最后總是通過燈具的外殼散到空氣中去。如果散熱不好,因為LED芯片的熱容量很小,一點點熱量的積累就會使得芯片的結溫迅速提高,如果長時期工作在高溫的狀態,它的壽命就會很快縮短。然而這些熱量要能夠真正引導出芯片到達外部空氣,要經過很多途徑。具體來說,LED芯片所產生的熱,從它的金屬散熱塊出來,先經過焊料到鋁基板的PCB,再通過導熱膠才到鋁散熱器。所以LED燈具的散熱實際上包括導熱和散熱兩個部分。
  然而LED燈殼散熱依據功率大小及使用場所,也會有不同的選擇。現在主要有以下幾種散熱方法:
  1.鋁散熱鰭片:這是最常見的散熱方式,用鋁散熱鰭片做為外殼的一部分來增加散熱面積。
  2.導熱塑料殼:在塑料外殼注塑時填充導熱材料,增加塑料外殼導熱、散熱能力。
  3.空氣流體力學 利用燈殼外形,制造出對流空氣,這是最低成本的加強散熱方式。
  4.風扇 燈殼內部用長壽高效風扇加強散熱,造價低,效果好。不過要換風扇就是麻煩 些,也不適用于戶外,這種設計較為少見。
  5.導熱管 利用導熱管技術,將熱量由LED芯片導到外殼散熱鰭片。在大型燈具,如路燈 等是常見的設計。
  6.表面輻射散熱處理 燈殼表面做輻射散熱處理,可以將熱量用輻射方式帶離燈殼表面。
  總體來說目前LED的發光效率還是比較低,從而引起結溫升高,壽命降低。為了降低結溫以提高壽命就必須十分重視散熱的問題。

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