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LED燈具散熱測試對比,如何提高散熱水平?

發(fā)布時間:2015-01-18 責(zé)任編輯:sherryyu

【導(dǎo)讀】LED燈具的功率,哪些LED需要考慮散熱問題,功率LED需要散熱。而LED照明燈具的壽命很大程度上取決于散熱水平,所以提高散熱水平是關(guān)鍵技術(shù)之一。如何解決芯片產(chǎn)生多余熱量通過熱沉、散熱體傳出去,是個很復(fù)雜的技術(shù)問題。本文將提出些高水準(zhǔn)的建議。
 
LED照明燈具的可靠性(壽命)很大程度上取決于散熱水平,所以提高散熱水平是關(guān)鍵技術(shù)之一。主要是解決芯片產(chǎn)生多余熱量通過熱沉、散熱體傳出去,這是個很復(fù)雜的技術(shù)問題。
 
網(wǎng)上摘抄一段話:“一盞LED燈具的溫升究竟多少為合適,一般說來根據(jù)燈具的檔次來決定,高檔LED燈具溫升≦15℃,中檔LED燈具溫升≦25℃,低檔LED燈具溫升≦35℃.”
  
測試了32W的LED燈(64燈珠)溫度情況,看起來便宜的LED沒法做到合格啊。
 LED燈具的功率 
室溫20度,點亮1小時后,燈珠附件溫度近80度,散熱片溫度60度,估計一下這燈能有多長的壽命?
  
找出來家里用的FSL 5W LED,一批買了15個,用1年了,還沒有壞的,同樣條件測試一下,溫度也不低。
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LED燈具的功率,哪些LED需要考慮散熱問題,功率LED需要散熱。功率LED是指工作電流在100mA以上的發(fā)光二極管。是我國行標(biāo)參照美國ASSIST聯(lián)盟定義的,按現(xiàn)有二種LED的正向電壓典型值2.1V及3.3V,即輸入功率在210mw及330mw以上的LED均為功率LED,都需要考慮器件熱散問題,有些人可能有不同看法,但實踐證明,要提高功率LED的可靠性(壽命),就要考慮功率LED的散熱問題。
  
散熱有關(guān)參數(shù)與LED散熱有關(guān)的主要參數(shù)有熱阻、結(jié)溫和溫升等。
  
熱阻是指器件的有效溫度與外部規(guī)定參考點溫度之差除以器件中的穩(wěn)態(tài)功率耗散所得的商。它是表示器件散熱程度的最重要參數(shù)。目前散熱較好的功率LED熱阻≤10℃/W,國內(nèi)報道最好的熱阻≤5℃/W,國外可達(dá)熱阻≤3℃/W,如做到這個水平可確保功率LED的壽命。
  
結(jié)溫是指LED器件中主要發(fā)熱部分的半導(dǎo)體結(jié)的溫度。它是體現(xiàn)LED器件在工作條件下,能否承受的溫度值。為此美國SSL計劃制定提高耐熱性目標(biāo)。芯片及熒光粉的耐熱性還是很高的,目前已經(jīng)達(dá)到芯片結(jié)溫在150℃下,熒光粉在130℃下,基本對器件的壽命不會有什么影響。說明芯片熒光粉耐熱性愈高,對散熱的要求就愈低 。
  
溫升有幾種不同的溫升,我們這里所討論的是:管殼-環(huán)境溫升。它是指LED器件管殼(LED燈具可測到的最熱點)溫度與環(huán)境(在燈具發(fā)光平面上,距燈具0.5米處)溫度之差。它是一個可以直接測量到的溫度值,并可直接體現(xiàn)LED器件外圍散熱程度,實踐已證明,在環(huán)境溫度為30℃時,如果測得LED管殼為60℃,其溫升應(yīng)為30℃,此時基本上可確保LED器件的壽命值,如溫升過高,LED光源的維持率將會大幅度下降。
  
LED燈具的散熱新問題:
  
隨著LED照明產(chǎn)品的發(fā)展,有二種新的技術(shù):
 
其一,為了增大單管的光通量,注入更大的電流密度,如下面所提,以致芯片產(chǎn)生更多的熱量,需要散熱。
 
其二,封裝新結(jié)構(gòu),隨著LED光源功率的增大,需要多個功率LED芯片集合封裝在一起,如COB結(jié)構(gòu)、模塊化燈具等,會產(chǎn)生更多的熱量,需要更有效的散熱結(jié)構(gòu)及措施,這又給散熱提出新課題,否則會極大地影響LED燈具的性能及壽命。
  
而目前LED燈具的散熱總效能只有50%,還有很多電能要變成熱。其次,LED大電流密度和模塊化燈具等都會產(chǎn)生更多集中的余熱,需要很好散熱。
  
為提高散熱水平我們提供以下幾點建議:
  
1),從LED芯片來說,要采取新結(jié)構(gòu)、新工藝,提高LED芯片結(jié)溫的耐熱性,以及其他材料的耐熱性,使得對散熱條件要求降低。
  
2),降低LED器件的熱阻,采用封裝新結(jié)構(gòu)、新工藝,選用導(dǎo)熱性、耐熱性較好的新材料,包含金屬之間粘合材料、熒光粉的混合膠等,使得熱阻≤10℃/W或更低。
  
3),降低升溫,盡量采用導(dǎo)熱性好的散熱材料,在設(shè)計上要求有較好的通風(fēng)孔道,使余熱盡快散出去,要求升溫應(yīng)小于30℃。另外,提高模塊化燈具的散熱水平應(yīng)提到日程上來。
  
4),散熱的辦法很多,如采用熱導(dǎo)管,當(dāng)然很好,但要考慮成本因素,在設(shè)計時應(yīng)考慮性價比問題。
  
此外,LED燈具的設(shè)計除了要提高燈具效率、配光要求、外形美觀之外,要提高散熱水平,采用導(dǎo)熱好的材料,有報道稱,散熱體涂上某些納米材料,其導(dǎo)熱性能增加30%。另外,要有較好的機(jī)械性能和密封性,散熱體還要防塵,要求LED燈具的溫升應(yīng)小30℃。
 
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