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  • 大功率LED工作温度控制的一些技术点

    作者:佚名 来源:网络 时间:2016-12-13 10:41 阅读:2682 [投稿]
    本文简介了LED结温原因和LED半导体照明光源散热方式。

    摘要

    大功率LED照明设备应用越来越广泛,大功率LED的发光亮度实际上与它的电流成正比,而大功率LED的正向电流也会随着温度的改变而改变。本文简介了LED结温原因和LED半导体照明光源散热方式。

    关键字:LED照明设备;结温;散热

    前言

    在近几十年的发展时间里,LED发光效率越来越高、成本则越来越少,颜色也变的越来越丰富。这使得大功率LED作为一种高效、节能、环保、安全的清洁光源在不久的将来大有取代其他照明光源趋势。然而,大功率LED灯的散热问题仍然是其在照明领域应用的一大发展瓶颈,是制约其成新一代照明光源的一个重要原因。

    有研究数据表明,假设LED芯片结温为25℃时的发光为100%,那么结温上升至60℃时,其发光量就只有90%;当结温达到100℃时就会下降到80%;140℃就只有70%。可见改善散热控制结温对于提高其发光效率十分重要。大功率LED灯的散热问题若解决不好,必将使LED灯工作温度上升,结温升高,从而导致LED色度点偏移,显色指数下降,色温增加,发光效率下降,使用寿命缩短。

    大功率LED的发光亮度实际上与它的电流成正比,如果控制住了大功率LED的输出光通量就等于控制住了它的发光亮度。而大功率LED的正向电流也会随着温度的改变而改变,当环境的温度超过一定值(我们称为安全温度)通过LED的正向电流会骤然减小,而在此时如果电流继续加大,则会造成LED寿命减少。

    所以此时,必须做出相应的措施,在球泡灯输入电流与周围温度等因数改变的时候能及时的对大功率LED正向电流做出控制。采用温度补偿的技术,根据环境温度动态调节输出电流,实时监视LED的温度,使得在高温条件下的大功率LED自动减小其电流,藉由此来使大功率LED灯具更具有安全性。

    1.大功率LED照明产品现状

    “芯片-铝基板-散热器三层结构模式”均被目前市场上大部分大功率LED照明灯具所采用,即先在铝基板封装芯片以形成LED光源模块,然后再在散热器上安装光源模块,这样就可以制造成大功率LED照明灯具。目前仍沿用LED早期用于显示灯和指示灯的方式作为大功率LED的热管理系统,这种热管理模式仅限于小功率LED使用。采用三层结构模式的方式制备出来的大功率LED照明,在系统构造方面仍存在许多不合理的地方,例如结构之间有很高的结温、比较低的散热效率、更多的接触热阻,以致使芯片所释放出来的热量不能有效地散出与导出,致使LED照明灯具光衰大、光效低、寿命短,不能满足照明需求。

    由于受结构、成本和功耗等诸多因素的限制,大功率LED照明难以采用主动散热机制,而只能采用被动式散热机制,但被动式散热具有较大的局限性;而且目前LED的能量转换效率仍不高,约有70%的输入电能转换为热,即使光效再提高1倍也还有40%的能量转化为热,也就是说,很难提高到不用考虑散热的程度。

    2.LED照明光源的特性

    与传统日光灯、白炽灯和卤素灯不一样,LED半导体照明光源是采用半导体材料制成的,由PN结构成,电子-空穴对通过复合产生可见光,PN结正向导通,反向截止,其中N区对应负极,P区对应正极。LED半导体光源具有发光效率高,响应时间短,体积小,节能等优点。此外,它还具有传统照明光源所没有的特性:

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