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提升LED散热效率的建议

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发表于 2014-12-18 22:05:06 | 显示全部楼层 |阅读模式

从事LED照明设备的设计和生产,就一定会接触到安规问题。散热就是安规认证当中的一项内容。散热的好坏直接关系到LED照明设备的寿命,温度过高会引起芯片上的热量的寄存,影响其工作。那么如何提高LED灯具的散热水平呢?

决定LED散热的几个因素

LED照明设备的功率,决定了需要考虑散热问题的严重程度,功率LED是指工作电流在100mA以上的发光二极管。是我国行标参照美国ASSIST联盟定义的,按现有二种LED的正向电压典型值2.1V及3.3V,即输入功率在210mw及330mw以上的LED均为功率LED,都需要考虑器件热散问题,有些人可能有不同看法,但实践证明,要提高功率LED的可靠性,就要考虑功率LED的散热问题。

与LED散热有关的主要参数有热阻、结温和温升等。

热阻是指器件的有效温度与外部规定参考点温度之差,除以器件中的稳态功率耗散所得的商。它是表示器件散热程度的最重要参数。目前散热较好的功率LED热阻≤10℃/W,国内报道最好的热阻≤5℃/W,国外可达热阻≤3℃/W,如做到这个水平可确保功率LED的寿命。

结温是指LED器件中主要发热部分的半导体结的温度。它是体现LED器件在工作条件下,能否承受的温度值。芯片及荧光粉的耐热性还是很高的,目前已经达到芯片结温在150℃下,荧光粉在130℃下,基本对器件的寿命不会有什么影响。说明芯片荧光粉耐热性愈高,对散热的要求就愈低。

温升有几种不同的温升,我们这里所讨论的是:管壳-环境温升。它是指LED器件管壳(LED灯具可测到的最热点)温度与环境(在灯具发光平面上,距灯具0.5米处)温度之差。它是一个可以直接测量到的温度值,并可直接体现LED器件外围散热程度,实践已证明,在环境温度为30℃时,如果测得LED管壳为60℃,其温升应为30℃,此时基本上可确保LED器件的寿命值,如温升过高,LED光源的维持率将会大幅度下降。

为提高散热水平我们提供以下几点建议

从LED芯片来说,要采取新结构、新工艺,提高LED芯片结温的耐热性,以及其他材料的耐热性,使得对散热条件要求降低。

降低LED器件的热阻,采用封装新结构、新工艺,选用导热性、耐热性较好的新材料,包含金属之间粘合材料、荧光粉的混合胶等,使得热阻≤10℃/W或更低。

降低升温,尽量采用导热性好的散热材料,在设计上要求有较好的通风孔道,使余热尽快散出去,要求升温应小于30℃。另外,提高模块化灯具的散热水平应提到日程上来。

散热的办法很多,如采用热导管,当然很好,但要考虑成本因素,在设计时应考虑性价比问题。

此外,LED灯具的设计除了要提高灯具效率、配光要求、外形美观之外,要提高散热水平,采用导热好的材料,散热体涂上某些纳米材料,其导热性能增加30%。另外,要有较好的机械性能和密封性,散热体还要防尘,要求LED灯具的温升应小于30℃。

本篇文章主要介绍了影响LED照明设备散热的几个关键因素,并对如何提高散热效果提供了几个可以参考的建议,希望大家在阅读过本篇文章之后能对LED散热的问题有所了解。


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