LED路燈散熱問(wèn)題研究及設計

1.前言

LED 作為一種具有巨大發(fā)展潛力的固體發(fā)光光源，其長(cháng)壽命、低功耗、小外形、多色彩、快響應、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)得到了越來(lái)越多的人們的關(guān)注，從最初的指示燈，到近幾年的交通信號、大屏幕顯示、景觀(guān)照明，目前也越來(lái)越多的應用到道路照明和隧道照明等功能性照明領(lǐng)域。

為了抓住LED 這一新光源產(chǎn)業(yè)帶來(lái)的商機，搶占更多的市場(chǎng)份額，許多照明或非照明企業(yè)都在爭相開(kāi)發(fā)和實(shí)驗各種燈具來(lái)滿(mǎn)足不同用戶(hù)的需要，但由于照明知識的感悟層次差異，造成了目前的LED燈具產(chǎn)品市場(chǎng)混亂局面，LED 路燈產(chǎn)品開(kāi)發(fā)還存在許多瓶頸問(wèn)題，而LED 路燈的散熱問(wèn)題是制約該產(chǎn)品推廣應用的關(guān)鍵問(wèn)題。

2 LED 路燈散熱問(wèn)題研究

很多人誤認為L(cháng)ED 為冷光源就是溫度低，不怕熱，實(shí)際上LED 的冷光源是相對于HID 燈而言的，HID 光源玻殼表面溫度在200℃ 以上，而LED 光源不能超過(guò)100℃。根據圖1 和表1LED 結溫與光輸出及壽命的關(guān)系曲線(xiàn)和表格可以看出，隨著(zhù)LED 溫度的升高，其光輸出和壽命則相應降低。

圖1 結溫和光輸出關(guān)系圖

表1 大功率白光LED 的結溫在亮度衰減70%時(shí)與壽命的關(guān)系

半導體器件PN 結在45℃ 狀態(tài)工作時(shí)，理論壽命可以達到1 0 0 0 0 0 小時(shí)。但是，由于目前LED 芯片發(fā)展所處的技術(shù)階段， 只能使輸入的30% 左右( 也有文章說(shuō)15% ～ 25% ) 的電能轉化光能，70%(85% ～ 65% ) 的電能仍然是以熱的方式存在于芯片上，而LED 光效率與工作溫度成反比，溫度每升高10℃，就會(huì )導致光衰5% ～ 8%、并且壽命減半的嚴重后果。由于LED 產(chǎn)生的熱量采用傳導方式散發(fā)，因此這些熱量需要一個(gè)更長(cháng)、更昂貴的路徑才能完全散發(fā)到空氣中去。目前大功率LED 照明的一個(gè)最大商業(yè)化障礙就是其散熱問(wèn)題，因此，如何將PN 結產(chǎn)生的熱量及時(shí)傳導出去，使得PN 結結溫保持在一個(gè)較低的水平是保證光源穩定可靠工作的前提。實(shí)際上，LED 壽命問(wèn)題主要是由于長(cháng)期在高溫下工作而形成的問(wèn)題，目前來(lái)說(shuō)，還只能盡量改善其散熱來(lái)延長(cháng)LED 的壽命。