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  • 大功率LED工作溫度控制的一些技術(shù)點(diǎn)

    作者:佚名 來源:網(wǎng)絡(luò) 時(shí)間:2016-12-13 10:41 閱讀:58297 [投稿]
    本文簡(jiǎn)介了LED結(jié)溫原因和LED半導(dǎo)體照明光源散熱方式。

    摘要

    大功率LED照明設(shè)備應(yīng)用越來越廣泛,大功率LED的發(fā)光亮度實(shí)際上與它的電流成正比,而大功率LED的正向電流也會(huì)隨著溫度的改變而改變。本文簡(jiǎn)介了LED結(jié)溫原因和LED半導(dǎo)體照明光源散熱方式。

    關(guān)鍵字:LED照明設(shè)備;結(jié)溫;散熱

    前言

    在近幾十年的發(fā)展時(shí)間里,LED發(fā)光效率越來越高、成本則越來越少,顏色也變的越來越豐富。這使得大功率LED作為一種高效、節(jié)能、環(huán)保、安全的清潔光源在不久的將來大有取代其他照明光源趨勢(shì)。然而,大功率LED燈的散熱問題仍然是其在照明領(lǐng)域應(yīng)用的一大發(fā)展瓶頸,是制約其成新一代照明光源的一個(gè)重要原因。

    有研究數(shù)據(jù)表明,假設(shè)LED芯片結(jié)溫為25℃時(shí)的發(fā)光為100%,那么結(jié)溫上升至60℃時(shí),其發(fā)光量就只有90%;當(dāng)結(jié)溫達(dá)到100℃時(shí)就會(huì)下降到80%;140℃就只有70%?梢姼纳粕峥刂平Y(jié)溫對(duì)于提高其發(fā)光效率十分重要。大功率LED燈的散熱問題若解決不好,必將使LED燈工作溫度上升,結(jié)溫升高,從而導(dǎo)致LED色度點(diǎn)偏移,顯色指數(shù)下降,色溫增加,發(fā)光效率下降,使用壽命縮短。

    大功率LED的發(fā)光亮度實(shí)際上與它的電流成正比,如果控制住了大功率LED的輸出光通量就等于控制住了它的發(fā)光亮度。而大功率LED的正向電流也會(huì)隨著溫度的改變而改變,當(dāng)環(huán)境的溫度超過一定值(我們稱為安全溫度)通過LED的正向電流會(huì)驟然減小,而在此時(shí)如果電流繼續(xù)加大,則會(huì)造成LED壽命減少。

    所以此時(shí),必須做出相應(yīng)的措施,在球泡燈輸入電流與周圍溫度等因數(shù)改變的時(shí)候能及時(shí)的對(duì)大功率LED正向電流做出控制。采用溫度補(bǔ)償?shù)募夹g(shù),根據(jù)環(huán)境溫度動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)輸出電流,實(shí)時(shí)監(jiān)視LED的溫度,使得在高溫條件下的大功率LED自動(dòng)減小其電流,藉由此來使大功率LED燈具更具有安全性。

    1.大功率LED照明產(chǎn)品現(xiàn)狀

    “芯片-鋁基板-散熱器三層結(jié)構(gòu)模式”均被目前市場(chǎng)上大部分大功率LED照明燈具所采用,即先在鋁基板封裝芯片以形成LED光源模塊,然后再在散熱器上安裝光源模塊,這樣就可以制造成大功率LED照明燈具。目前仍沿用LED早期用于顯示燈和指示燈的方式作為大功率LED的熱管理系統(tǒng),這種熱管理模式僅限于小功率LED使用。采用三層結(jié)構(gòu)模式的方式制備出來的大功率LED照明,在系統(tǒng)構(gòu)造方面仍存在許多不合理的地方,例如結(jié)構(gòu)之間有很高的結(jié)溫、比較低的散熱效率、更多的接觸熱阻,以致使芯片所釋放出來的熱量不能有效地散出與導(dǎo)出,致使LED照明燈具光衰大、光效低、壽命短,不能滿足照明需求。

    由于受結(jié)構(gòu)、成本和功耗等諸多因素的限制,大功率LED照明難以采用主動(dòng)散熱機(jī)制,而只能采用被動(dòng)式散熱機(jī)制,但被動(dòng)式散熱具有較大的局限性;而且目前LED的能量轉(zhuǎn)換效率仍不高,約有70%的輸入電能轉(zhuǎn)換為熱,即使光效再提高1倍也還有40%的能量轉(zhuǎn)化為熱,也就是說,很難提高到不用考慮散熱的程度。

    2.LED照明光源的特性

    與傳統(tǒng)日光燈、白熾燈和鹵素?zé)舨灰粯,LED半導(dǎo)體照明光源是采用半導(dǎo)體材料制成的,由PN結(jié)構(gòu)成,電子-空穴對(duì)通過復(fù)合產(chǎn)生可見光,PN結(jié)正向?qū),反向截止,其中N區(qū)對(duì)應(yīng)負(fù)極,P區(qū)對(duì)應(yīng)正極。LED半導(dǎo)體光源具有發(fā)光效率高,響應(yīng)時(shí)間短,體積小,節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。此外,它還具有傳統(tǒng)照明光源所沒有的特性:

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