LED發熱
 
   與傳統光源一樣,半導體發光二極管(LED)在工作期間也會產生熱量,其多少取決于整體的發光效率。
 
   在外加電能量作用下,電子和空穴的輻射復合發生電致發光,在PN結附近輻射出來的光還需經過芯片(chip)本身的半導體介質和封裝介質才能抵達外界(空氣)。綜合電流注入效率、輻射發光量子效率、芯片外部光取出效率等,最終大概只有30-40%的輸入電能轉化為光能,其余60-70%的能量主要以非輻射復合發生的點陣振動的形式轉化熱能。
 
LED發熱對壽命的影響
 
    一般來說,LED燈工作是否穩定,品質好壞,與燈體本身散熱至關重要,市場上的高亮度LED燈的散熱,常常采用自然散熱,效果并不理想。LED光源打造的LED燈具,由LED、散熱結構、驅動器、透鏡組成,因此散熱也是一個重要的部分,如果LED不能很好散熱、它的壽命也會受影響。
 
折疊熱量管理是高亮度LED應用中的主要問題
 
    由于III族氮化物的p型摻雜受限于Mg受主的溶解度和空穴的較高啟動能,熱量特別容易在p型區域中產生,這個熱量必須通過整個結構才能在熱沉上消散;LED器件的散熱途徑主要是熱傳導和熱對流;Sapphire襯底材料極低的熱導率導致器件熱阻增加,產生嚴重的自加熱效應,對器件的性能和可靠性產生毀滅性的影響。
 
折疊熱量對高亮度LED的影響
 
    熱量集中在尺寸很小的芯片內,芯片溫度升高,引起熱應力的非均勻分布、芯片發光效率和螢光粉激射效率下降;當溫度超過一定值時,器件失效率呈指數規律增加。統計資料表明,元件溫度每上升2℃,可靠性下降10%。當多個LED密集排列組成白光照明系統時,熱量的耗散問題更嚴重。解決熱量管理問題已成為高亮度LED應用的先決條件。
 
折疊芯片尺寸與散熱的關系
 
    提高功率LED的亮度最直接的方法是增大輸入功率,而為了防止有源層的飽和必須相應地增大p-n結的尺寸;增大輸入功率必然使結溫升高,進而使量子效率降低。單管功率的提高取決于器件將熱量從p-n結導出的能力、在保持現有芯片材料、結構、封裝工藝、芯片上電流密度不變及等同的散熱條件下,單獨增加芯片的尺寸,結區溫度將不斷上升
 
 
 
    LED散熱的方法
 
    折疊鋁散熱鰭片
 
    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。
 
折疊導熱塑料殼
 
    折疊表面輻射散熱處理
 
燈殼表面做輻射散熱處理,簡單的就是涂抹輻射散熱漆,可以將熱量用輻射方式帶離燈殼表面。
 
折疊空氣流體力學
 
    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。
 
折疊風扇
 
    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。
 
折疊導熱管
 
    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。
 
折疊液態球泡
 
    利用液態球泡封裝技術,將導熱率較高的透明液體填充到燈體球泡內。這是除了反光原理外,唯一利用LED芯片出光面導熱、散熱的技術。
 
折疊燈頭的利用
 
    在家用型較小功率的LED燈,往往利用燈頭內部空間,將發熱的驅動電路部分或全部置入。這樣可以利用像螺口燈頭這樣有較大金屬表面的燈頭散熱,因為燈頭是密接燈座金屬電極和電源線的。所以一部分熱量可由此導出散熱。
 
折疊導熱散熱一體化--高導熱陶瓷的運用
 
    燈殼散熱的目的是降低LED芯片的工作溫度,由于LED芯片膨脹系數和我們常用的金屬導熱、散熱材料膨脹系數差距很大,不能將LED芯片直接焊接,以免高、低溫熱應力破壞LED芯片。最新的高導熱陶瓷材料,導熱率接近鋁,膨脹系可調整到與LED芯片同步。這樣就可以將導熱、散熱一體化,減少熱傳導中間環節。
 
    10.PVC改良材料
 
    具有導熱功能,二次封裝
 
折疊編輯本段散熱技術突破
 
    現有的天花孔燈大多采用帶翅片的鋁材作為散熱器。這種散熱器的散熱效果不理想,散熱體通?;崠锏澆細叩奈露?。
 
1.突破現有帶翅片的鋁材散熱器散熱效果不理想的問題
 
    現有的天花孔燈大多采用帶翅片的鋁材作為散熱器,這種散熱器的散熱效果不理想,散熱體通?;崠锏澆細叩奈露?。
 
2.采用絕緣散熱塑料,替代鋁合金制作散熱體
 
     韓國于2009年已開發出一種LED生物導熱塑料,在保持散熱能力與鋁合金持平的同時,使熱輻射能力提高4-8倍。用此散熱材料制作的LED散熱體能大幅提升總體散熱效果。
 
3.采用液態對流原理,提供一種具有良好散熱性能的天花孔燈
 
     利用安裝在燈罩上的儲液罐中的冷卻液從燈罩上吸收的熱量,同時利用冷卻液在高度不同的兩個儲液罐之間的自然對流,將冷卻液從燈罩上吸收的熱量散發出去,從而使天花孔燈的燈罩得到很好的冷卻。
 
4.可以靈活轉動,便于安裝
 
     由于連接在兩個儲液罐之間的冷卻液對流管具有波紋管結構,而且該波紋管結構可伸縮及彎曲變形,所以不會妨礙燈罩的靈活轉動,也便于安裝。
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