鉴于LED器件和灯在将电能转换为光能方面的局限性,提出了散热技术的概念。散热设计旨在消除LED照明过程中电能转换的部分光能,以及电能转换热量对LED内部芯片的影响(使芯片性能下降、老化甚至失效)。
PART.1
影响LED散热的主要因素
影响散热的主要因素包括材料特性(导热性)、封装结构、封装材料、芯片尺寸、芯片材料和芯片上的电流密度。在正常情况下,LED照明设备和灯具由芯片、电路板、外部散热器和驱动器四部分组成。因此,有两种散热设计方案:
一种是减少LED器件从电能到热能的转换。实现过程需要提高LED内部器件的内部量子效率,从而提高LED的光输出效率,然后从内部解决LED照明(使用)过程中产生的散热问题;
第二个方面是从外部设计考虑,通过改变LED器件和灯具的封装材料或封装方式,达到降低封装热阻的目的,有时还需要配置适当的散热器来解决结温过高的问题,从而延长LED器件的使用寿命。
灯具散热性能的好坏在某种程度上极大影响着人们判断所说的灯具“好坏”。倘若散热性能不理想,那么在运行过程中,灯体积聚的热能就没有办法及时疏散,从而损坏芯片乃至各零部件,导致光源衰退、整灯提前报损的情况。
那么,灯具是如何散热的呢?影响灯具散热功能的因素又有哪些?
大家有没有注意到,LED灯都有一个特征:灯体后部往往有散热器,它的存在可以有效降低灯具内的腔体温度,避免光源因长时间高温工作而早衰。
PART.2
哪些因素影响了灯具散热?
1. 散热器材料
每种材料的导热性能都有一定差异,这种差异叫作导热系数,材料导热系数越高,其导热性能越好。
目前,LED灯所用的材料有挤压铝和压铸铝。
2. 传热路径
任何散热器,除了要能快速把热量从发热源传导到散热器表面外,主要还是靠对流和辐射。
3. 散热面积
散热性能与散热面积也有很大的关系,散热面积越大越利于散热。
4. 周围环境
拿LED灯举例,正常情况下它可以在-20℃-40℃的环境中工作,但是,其性能会受到环境温度的影响,如果结点温度过高就会导致LED性能下降,所以散热设计很重要。
散热性能直接影响灯具的使用寿命,特别是对拥有“高冷”属性的LED灯具来说,因为内芯很“怕热”,所以,在挑选购买时应该着重关注它的散热功能。
一款灯具散热设计是否成功,关键就在于芯片与散热器之间的导热材料。