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  • 大功率LED工作溫度控制的一些技術點

    作者:佚名 來源:網絡 時間:2016-12-13 10:41 閱讀:22668 [投稿]
    本文簡介了LED結溫原因和LED半導體照明光源散熱方式。

    摘要

    大功率LED照明設備應用越來越廣泛,大功率LED的發光亮度實際上與它的電流成正比,而大功率LED的正向電流也會隨著溫度的改變而改變。本文簡介了LED結溫原因和LED半導體照明光源散熱方式。

    關鍵字:LED照明設備;結溫;散熱

    前言

    在近幾十年的發展時間里,LED發光效率越來越高、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、節能、環保、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。然而,大功率LED燈的散熱問題仍然是其在照明領域應用的一大發展瓶頸,是制約其成新一代照明光源的一個重要原因。

    有研究數據表明,假設LED芯片結溫為25℃時的發光為100%,那么結溫上升至60℃時,其發光量就只有90%;當結溫達到100℃時就會下降到80%;140℃就只有70%。可見改善散熱控制結溫對于提高其發光效率十分重要。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,結溫升高,從而導致LED色度點偏移,顯色指數下降,色溫增加,發光效率下降,使用壽命縮短。

    大功率LED的發光亮度實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光亮度。而大功率LED的正向電流也會隨著溫度的改變而改變,當環境的溫度超過一定值(我們稱為安全溫度)通過LED的正向電流會驟然減小,而在此時如果電流繼續加大,則會造成LED壽命減少。

    所以此時,必須做出相應的措施,在球泡燈輸入電流與周圍溫度等因數改變的時候能及時的對大功率LED正向電流做出控制。采用溫度補償的技術,根據環境溫度動態調節輸出電流,實時監視LED的溫度,使得在高溫條件下的大功率LED自動減小其電流,藉由此來使大功率LED燈具更具有安全性。

    1.大功率LED照明產品現狀

    “芯片-鋁基板-散熱器三層結構模式”均被目前市場上大部分大功率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,這種熱管理模式僅限于小功率LED使用。采用三層結構模式的方式制備出來的大功率LED照明,在系統構造方面仍存在許多不合理的地方,例如結構之間有很高的結溫、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。

    由于受結構、成本和功耗等諸多因素的限制,大功率LED照明難以采用主動散熱機制,而只能采用被動式散熱機制,但被動式散熱具有較大的局限性;而且目前LED的能量轉換效率仍不高,約有70%的輸入電能轉換為熱,即使光效再提高1倍也還有40%的能量轉化為熱,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

    與傳統日光燈、白熾燈和鹵素燈不一樣,LED半導體照明光源是采用半導體材料制成的,由PN結構成,電子-空穴對通過復合產生可見光,PN結正向導通,反向截止,其中N區對應負極,P區對應正極。LED半導體光源具有發光效率高,響應時間短,體積小,節能等優點。此外,它還具有傳統照明光源所沒有的特性:

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