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          LED散熱技術導熱
          瀏覽: 發布日期:2019-01-12
          LED散熱技術
          LED散熱技術,這是常見的散熱方式,用鋁散熱鰭片做為外殼的一部分來增加散熱面積。
          LED發熱問題
          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,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。
          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。
          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。
          芯片尺寸與散熱的關系提高功率LED的亮度直接的方法是增大輸入功率,而為了防止有源層的飽和相應地增大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
          鋁散熱鰭片
          這是常見的散熱方式,用鋁散熱鰭片做為外殼的一部分來增加散熱面積。
          導熱塑料殼
          使用LED絕緣散熱塑料替代鋁合金制作散熱體,能大幅提高熱輻射能力,中航納米新型高導熱球形填料,目前成功應用于LED導熱塑料中,可以提高LED的使用壽命,代替鋁合金散熱體。
          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。
          空氣流體力學
          利用燈殼外形,制造出對流空氣,這是低成本的加強散熱方式。
          風扇
          燈殼內部用長壽風扇加強散熱,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。
          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。
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