如何解決LED散熱的問題
LED被稱為第四代照明光源或綠色光源,具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長、體積小等特點,可以廣泛應用于各種指示、顯示、裝飾、背光源、普通照明和城市夜景等領域。近年來,世界上一些經濟發(fā)達國家圍繞LED的研制展開了激烈的技術競賽。其中LED散熱一直是一個亟待解決的問題!
本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/221792.htm有研究數(shù)據(jù)表明,假如LED芯片結溫為25度時的發(fā)光為100%,那么結溫上升至60度時,其發(fā)光量就只有90%;結溫為100度時就下降到80%;140度就只有70%。可見改善散熱,控制結溫是十分重要的事。
除此以外LED的發(fā)熱還會使得其光譜移動;色溫升高;正向電流增大(恒壓供電時);反向電流也增大;熱應力增高;熒光粉環(huán)氧樹脂老化加速等等種種問題,所以說,LED的散熱是LED燈具的設計中最為重要的一個問題。
LED芯片結溫是怎么產生的
LED發(fā)熱的原因是因為所加入的電能并沒有全部轉化為光能,而是一部分轉化成為熱能。LED的光效目前只有100lm/W,其電光轉換效率大約只有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結溫的產生是由于兩個因素所引起的。
1.內部量子效率不高,也就是在電子和空穴復合時,并不能100%都產生光子,通常稱為由“電流泄漏”而使PN區(qū)載流子的復合率降低。泄漏電流乘以電壓就是這部分的功率,也就是轉化為熱能,但這部分不占主要成分,因為現(xiàn)在內部光子效率已經接近90%。
2.內部產生的光子無法全部射出到芯片外部而最后轉化為熱量,這部分是主要的,因為目前這種稱為外部量子效率只有30%左右,大部分都轉化為熱量了。
雖然白熾燈的光效很低,只有15lm/W左右,但是它幾乎將所有的電能都轉化為光能而輻射出去,因為大部分的輻射能是紅外線,所以光效很低,但是卻免除了散熱的問題。
LED的散熱現(xiàn)在越來越為人們所重視,這是因為LED的光衰或其壽命是直接和其結溫有關,散熱不好結溫就高,壽命就短。大功率LED白光應用及LED芯片散熱解決方法
當今LED白光產品被逐漸運用于各大領域投入使用,人們在感受其大功率LED白光帶來的驚人快感同時也在擔心其存在的種種實際問題!
首先從大功率LED白光本身性質來說。大功率LED仍舊存在著發(fā)光均一性不佳、封閉材料的壽命不長尤其是其LED芯片散熱問題很難得到很好的解決,而無法發(fā)揮白光LED被期待的應用優(yōu)點。
其次從大功率LED白光市場價格來說。當今大功率LED還是一種貴族式的白光產品,因為大功率產品的價格還是過高,而且技術上還是有待完善,所以說大功率白光LED產品不是誰想用就能夠用的。下面分解下大功率LED散熱的相關問題。
近些年在業(yè)界專家的努力下對大功率LED芯片散熱問題提出了一下幾點改善方案:
1.通過提高LED晶片面積來增加發(fā)光量。
2.采用封裝數(shù)個小面積LED晶片。
3.改變LED封裝材料和螢光材料。
那么是不是通過以上三種方法就可以完全改進大功率LED白光產品的散熱問題了呢?實則斐然!首先我們雖然將LED芯片的面積增大,以此獲得更多的光通量(光單位時間內通過單位面積的光束數(shù)即為光通量,單位ml)希望能夠達到我們想要的白光效果,但因其實際面積過大,而導致在應用過程與結構上出現(xiàn)了一些適得其反的現(xiàn)象?! ∧敲词遣皇谴蠊β?span id="wuchylv" class="hrefStyle" style="word-break: break-all; ">LED
白光散熱問題就真的無法解決了呢?當然不是無法解決了。針對單純增大晶片面積而出現(xiàn)的負面問題,LED白光業(yè)者們就根據(jù)電極構造的改良及覆晶的構造并利用封裝數(shù)個小面積LED晶片等方式從大功率LED晶片表面進行改良從而來達到60lm/W的高光通量低高散熱的發(fā)光效率。其實還有一種方法可以有效改進大功率LED芯片散熱問題。那就是將其白光封裝材料用硅樹脂取代以往的塑料或者有機玻璃。更換封裝材料不僅能夠解決LED芯片散熱問題更能夠提高白光LED壽命,真是一箭雙雕啊。我想說的是幾乎所有像大功率LED白光這樣的高功率白光LED產品都應該采用硅樹脂作為封裝的材料。為什么現(xiàn)在大功率LED中必須采用硅膠作為封裝材料?因為硅膠對同樣波長光線的吸收率不到1%。但是環(huán)氧樹脂對400-459nm的光線吸收率高達45%,很容易由于長期吸收這種短波長光線以后產生的老化而使光衰嚴重。
當然在實際的生產生活中還會出現(xiàn)很多像大功率LED白光芯片散熱這樣的問題,因為人們對大功率LED白光越廣泛的應用就會出現(xiàn)越深入難解的種種問題!LED芯片的特點是在極小的體積內產生極高的熱量。而LED本身的熱容量很小,所以必須以最快的速度把這些熱量傳導出去,否則就會產生很高的結溫。為了盡可能地把熱量引出到芯片外面,人們在LED的芯片結構上進行了很多改進。為了改善LED芯片本身的散熱,其最主要的改進就是采用導熱更好的襯底材料。像Cree公司的LED的熱阻因為采用了碳化硅作基底,要比其他公司的熱阻至少低一倍。
即使能夠解決從晶片到封裝材料間的抗熱性
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