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LED沙巴体育网址散熱原理!

時間:2018-12-22 瀏覽次數:210

LED發熱問題

與傳統光源一樣,半導體發光二極體(LED沙巴体育网址)在工作期間也會產生熱量,其多少取決于整體的發光效率。在外加電能量作用下,電子和空穴的輻射復合發生電致發光,在PN結附近輻射出來的光還需經過LED沙巴体育网址芯片(chip)本身的半導體介質和封裝介質才能抵達外界(空氣)。綜合電流注入效率、輻射發光量子效率、芯片外部光取出效率等,終大概只有30-40%的輸入電能轉化為光能,其余60-70%的能量主要以非輻射復合發生的點陣振動的形式LED沙巴体育网址轉化熱能。

LED發熱對壽命的影響

一般來說,LED燈工作是否穩定,品質好壞,與燈體本身散熱至關重要,市場上的高亮度LED燈的散熱,常常采用自然散熱,效果并不理想。LED光源打造的LED燈具,由LED、散熱結構、驅動器、透鏡組成,LED沙巴体育网址因此散熱也是一個重要的部分,如果LED不能很好散熱、它的壽命也會受影響。

熱量管理是高亮度LED應用中的主要問題

由于III族氮化物的p型摻雜受限于Mg受主的溶解度和空穴的較高啟動能,熱量特別容易在p型區域中產生,這個熱量必須通過整個結構才能在熱沉上消散;LED沙巴体育网址的散熱途徑主要是熱傳導和熱對流;Sapphire襯底材料極低的熱導率導致器件熱阻增加,產生嚴重的自加熱效應,對器件的性能和可靠性產生毀滅性的影響。

熱量對高亮度LED的影響

熱量集中在尺寸很小的芯片內,芯片溫度升高,引起熱應力的非均勻分布、芯片發光效率和螢光粉激射效率下降;當溫度超過一定值時,器件失效率呈指數規律增加。統計資料表明,元件溫度每上升2℃,可靠性下降10%。當多個LED密集排列組成LED沙巴体育网址照明系統時,熱量的耗散問題更嚴重。解決熱量管理問題已成為高亮度LED沙巴体育网址應用的先決條件。

芯片尺寸與散熱的關系

提高功率LED沙巴体育网址的亮度直接的方法是增大輸入功率,而為了防止有源層的飽和必須相應地增大p-n結的尺寸;LED沙巴体育网址增大輸入功率必然使結溫升高,進而使量子效率降低。LED沙巴体育网址單管功率的提高取決于器件將熱量從p-n結導出的能力、在保持現有芯片材料、結構、封裝工藝、芯片上電流密度不變及等同的散熱條件下,單獨增加芯片的尺寸,結區溫度將不斷上升

LED散熱的方法

鋁散熱鰭片

這是常見的散熱方式,用鋁散熱鰭片做為外殼的一部分來增加散熱面積。

導熱塑料殼

使用LED沙巴体育网址絕緣散熱塑料替代鋁合金制作散熱體,能大幅提高熱輻射能力。

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漆,可以將熱量用輻射方式帶離燈殼表面。

空氣流體力學

利用燈殼外形,制造出對流空氣,這是低成本的加強散熱方式。

風扇

燈殼內部用長壽風扇加強散熱,造價低,效果好。不過要換風扇就是麻煩些,也不適用于戶外,這種設計較為少見。

導熱管

利用導熱管技術,將熱量由LED沙巴体育网址芯片導到外殼散熱鰭片。在大型燈具,如路燈等是常見的設計。

液態球泡

利用液態球泡封裝技術,將導熱率較高的透明液體填充到燈體球泡內。這是除了反光原理外,利用LED芯片出光面導熱、散熱的技術。

燈頭的利用

在家用型較小功率的LED沙巴体育网址,往往利用燈頭內部空間,將發熱的驅動電路部分或全部置入。這樣可以利用像螺口燈頭這樣有較大金屬表面的燈頭散熱,因為燈頭是密接燈座金屬電極和電源線的。所以一部分熱量可由此導出散熱。

導熱散熱一體化--高導熱陶瓷的運用

燈殼散熱的目的是降低LED沙巴体育网址芯片的工作溫度,由于LED沙巴体育网址芯片膨脹系數和我們常用的金屬導熱、散熱材料膨脹系數差距很大,不能將LED芯片直接焊接,以免高、低溫熱應力破壞LED芯片。的高導熱陶瓷材料,導熱率接近鋁,膨脹系可調整到與LED芯片同步。這樣就可以將導熱、散熱一體化,減少熱傳導中間環節。

10.PVC改良材料

具有導熱功能,二次封裝

散熱技術突破

現有的天花孔燈大多采用帶翅片的鋁材作為散熱器。這種LED沙巴体育网址散熱器的散熱效果不理想,散熱體通常會達到較高的溫度。  

1.突破現有帶翅片的鋁材散熱器散熱效果不理想的問題

現有的天花孔燈大多采用帶翅片的鋁材作為散熱器,這種散熱器的散熱效果不理想,散熱體通常會達到較高的溫度。

2.采用絕緣散熱塑料,替代鋁合金制作散熱體

韓國于2009年已開發出一種LED沙巴体育网址絕緣散熱塑料,在保持散熱能力與鋁合金持平的同時,使熱輻射能力提高4-8倍。用此散熱材料制作的LED沙巴体育网址散熱體能大幅提升總體散熱效果。

3.采用液態對流原理,提供一種具有良好散熱性能的天花孔燈
  

LED沙巴体育网址利用安裝在燈罩上的儲液罐中的冷卻液從燈罩上吸收的熱量,同時利用冷卻液在高度不同的兩個儲液罐之間的自然對流,將冷卻液從燈罩上吸收的熱量散發出去,從而使天花孔燈的燈罩得到很好的冷卻。

4.可以靈活轉動,便于安裝

由于連接在LED沙巴体育网址兩個儲液罐之間的冷卻液對流管具有波紋管結構,而且該波紋管結構可伸縮及彎曲變形,所以不會妨礙燈罩的靈活轉動,LED沙巴体育网址也便于安裝。

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