【導(dǎo)讀】LED是冷光源,這是大多數(shù)人的想法,這種說法是片面的,冷光源僅指LED的發(fā)光原理。LED燈泡發(fā)熱是什么原因造成的?LED燈泡散熱問題如何解決?
LED燈泡發(fā)熱的原因:
LED燈泡發(fā)熱的原因是因?yàn)樗尤氲碾娔懿]有全部轉(zhuǎn)化為光能,而是一部分轉(zhuǎn)化成為熱能,電光轉(zhuǎn)換效率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(jié)溫的產(chǎn)生是由于兩個(gè)因素所引起的:
內(nèi)部量子效率不高,也就是在電子和空穴復(fù)合時(shí),并不能100%都產(chǎn)生光子,通常稱為由“電流泄漏”而使PN區(qū)載流子的復(fù)合率降低。泄漏電流乘以電壓就是這部分的功率,也就是轉(zhuǎn)化為熱能,但這部分不占主要成分,因?yàn)楝F(xiàn)在內(nèi)部光子效率已經(jīng)接近90%。
內(nèi)部產(chǎn)生的光子無法全部射出到芯片外部而最后轉(zhuǎn)化為熱量,這部分是主要的,因?yàn)槟壳斑@種稱為外部量子效率只有30%左右,大部分都轉(zhuǎn)化為熱量了。
就如前文所說雖然白熾燈的光效很低,只有151m/W左右,但是它幾乎將所有的電能都轉(zhuǎn)化為光能而輻射出去,因?yàn)榇蟛糠值妮椛淠苁羌t外線,所以光效很低,但是卻免除了散熱的問題。
LED燈泡的散熱解決方法:
解決LED燈泡的散熱,主要從兩個(gè)方面入手,封裝前與封裝后,可以理解為LED芯片散熱與LED燈泡散熱。LED芯片散熱主要與襯底和電路的選擇與工藝有關(guān),本文暫不闡述。
本文主要介紹LED燈泡的散熱,因?yàn)槿魏蜭ED都會制成燈具,所以LED芯片所產(chǎn)生的熱量最后總是通過燈具的外殼散到空氣中去。蕾雨斯燈飾照明認(rèn)為如果散熱不好,因?yàn)長ED芯片的熱容量很小,一點(diǎn)點(diǎn)熱量的積累就會使得芯片的結(jié)溫迅速提高,如果長時(shí)期工作在高溫的狀態(tài),它的壽命就會很快縮短。然而這些熱量要能夠真正引導(dǎo)出芯片到達(dá)外部空氣,要經(jīng)過很多途徑。具體來說,LED芯片所產(chǎn)生的熱,從它的金屬散熱塊出來,先經(jīng)過焊料到鋁基板的PCB,再通過導(dǎo)熱膠才到鋁散熱器。所以LED酒店工程燈具的散熱實(shí)際上包括導(dǎo)熱和散熱兩個(gè)部分。
然而LED燈殼散熱依據(jù)功率大小及使用場所,也會有不同的選擇?,F(xiàn)在主要有以下幾種散熱方法:
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。
導(dǎo)熱塑料殼:在塑料外殼注塑時(shí)填充導(dǎo)熱材料,增加塑料外殼導(dǎo)熱、散熱能力。
空氣流體力學(xué)散熱:空氣流體力學(xué)利用燈殼外形,制造出對流空氣,這是最低成本的加強(qiáng)散熱方式。
風(fēng)扇燈殼內(nèi)部用長壽高效風(fēng)扇加強(qiáng)散熱:造價(jià)低,效果好。不過要換風(fēng)扇就是麻煩些,也不適用于戶外,這種設(shè)計(jì)較為少見。
導(dǎo)熱管散熱技術(shù):導(dǎo)熱管利用導(dǎo)熱管技術(shù),將熱量由LED芯片導(dǎo)到外殼散熱鰭片。在大型燈具,如路燈等這是常見的設(shè)計(jì)。
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涂料,可以將熱量用輻射方式帶離燈殼表面。
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