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LED灯具发热及散热涂料应用

日期:2015年11月17日 09:10

随着近些年来LED技术作为新一代照明技术受到了广泛关注,LED功率加大,散热问题也就越来越被人重视。LED的光衰或其寿命是直接和其结温有关,散热不好结温就高,寿命就短。

与以往使用的白炽灯和荧光灯不同,它们的能量损失虽大,但是大部分能量都是通过红外线直接放射出去,光源的发热少;而LED,除了作为可视光消耗的能量,其它能量都转换成了热。又由于近年来,电子产品逐渐向高密度,高集成度发展,LED产品也不例外,所以解决LED散热问题成为当今提高LED性能,发展LED产业的主要问题。

 

LED发热的原因:

 

LED发热的原因是因为所加入的电能并没有全部转化为光能,而是一部分转化成为热能。

 

具体来说,LED结温的产生是由于两个因素所引起的:

 

1. 内部量子效率不高,也就是在电子和空穴复合时,并不能100%都产生光子,通常称为由“电流泄漏”而使PN区载流子的复合率降低。泄漏电流乘以电压就是这部分的功率,也就是转化为热能,但这部分不占主要成分,因为现在内部光子效率已经接近90%。

2. 内部产生的光子无法全部射出到芯片外部而最后转化为热量,这部分是主要的。

 

LED的散热解决方式:

解决LED的散热,主要从两个方面入手,封装前与封装后,可以理解为LED芯片散热与LED灯具散热。Led芯片散热主要与衬底和电路的选择与工艺有关。因为任何LED都会制成灯具,所以LED芯片所产生的热量最后总是通过灯具的外壳散到空气中去。如果散热不好,因为LED芯片的热容量很小,一点点热量的积累就会使得芯片的结温迅速提高,如果长时期工作在高温的状态,它的寿命就会很快缩短。然而这些热量要能够真正引导出芯片到达外部空气,要经过很多途径。具体来说,LED芯片所产生的热,从它的金属散热块出来,先经过焊料到铝基板的PCB,再通过导热胶才到铝散热器。所以LED灯具的散热实际上包括导热和散热两个部分。

 

然而LED灯壳散热依据功率大小及使用场所,也会有不同的选择。现在主要有以下几种散热方法:

1.铝散热鳍片:这是最常见的散热方式,用铝散热鳍片做为外壳的一部分来增加散热面积。

2.导热塑料壳:在塑料外壳注塑时填充导热材料,增加塑料外壳导热、散热能力。

3.空气流体力学利用灯壳外形,制造出对流空气,这是最低成本的加强散热方式。

4.风扇灯壳内部用长寿高效风扇加强散热,造价低,效果好。不过要换风扇就是麻烦些,也不适用于户外,这种设计较为少见。

5.导热管利用导热管技术,将热量由LED芯片导到外壳散热鳍片。在大型灯具,如路灯等这是常见的设计

     6.表面辐射散热处理灯壳表面做辐射散热处理,简单的就是涂抹辐射散热涂料,可以将热量用辐射方式带离灯壳表面。

    总体来说目前LED的发光效率还是比较低,从而引起结温升高,寿命降低。为了降低结温以提高寿命就必须十分重视散热的问题。

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