LED照明設計散熱分析與方案

標簽：LED 照明 光源

目前如何散熱是LED產(chǎn)品設計中最為核心的問(wèn)題，下面我們一起來(lái)看看led照明設計中的散熱問(wèn)題應該如何分析與控制。

一、LED照明設計散熱分析

二十五瓦以下的LED 照明系統的設計一般是用于臺燈、客廳射燈、家用餐燈、小夜燈等方面，即使這樣，大多數小于二十五瓦的低功率LED 照明應用也會(huì )要求一定程度的小型化。這常常導致更高的功率密度，盡管它的功耗不是很大。這種情況下，所需足夠的散熱管理措施必須通過(guò)改進(jìn)機械結構來(lái)提供。

此外，高電氣效率也有助于降低功耗。而另一種防止LED 長(cháng)時(shí)間工作過(guò)熱問(wèn)題的思路是采用調光解決方案。事實(shí)上，在這個(gè)功率范圍內，LED 照明燈將會(huì )取代鹵素燈和緊湊型熒光燈。此外，為了擺脫散熱問(wèn)題，必須去掉對溫度變化敏感的無(wú)源組件。

然而，目前大多數LED 驅動(dòng)器解決方案都源于電源拓撲，并以此為基礎，故應該考慮到溫度范圍的限制，因為一般產(chǎn)品通?；谏虡I(yè)標準，但照明燈卻必須確保能夠適應嚴苛的環(huán)境。

二、LED 照明設計中的散熱控制方案

在迅速發(fā)展的LED 照明設計中，大多數人將注意力集中在高亮(HB)LED 的調光控制策略上。不過(guò)，HB LED 照明應用的本質(zhì)要求我們將更多的注意力轉移到散熱控制上。雖然LED 制造商通過(guò)大幅提高每瓦的流明數正在降低HB LED 照明設計的技術(shù)障礙，但與光輸出相比，仍有更多的電能轉化為要散發(fā)出去的熱量。因此，需要一個(gè)散熱管理的總體戰略，以確保LED 散發(fā)的熱量可控制為一個(gè)溫度的函數。與白熾燈、鎢絲燈泡不同，高功率LED 不輻射熱量。與之相反，LED 將其PN 結的熱量傳導到LED 封裝的散熱金屬小塊上。由于LED 產(chǎn)生的熱量采用傳導方式散發(fā)，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，HB LED 通用照明商業(yè)化的一個(gè)最大障礙就是散熱問(wèn)題。因此，能否徹底有效地解決這個(gè)問(wèn)題可以說(shuō)是贏(yíng)得客戶(hù)的關(guān)鍵。

電子控制電路必須能夠處理觸發(fā)點(diǎn)設置和增益設置。事實(shí)上LED 需要能夠應付三個(gè)潛在的散熱源：自發(fā)熱、環(huán)境溫度和LED 電子控制。使用可變電阻作為調光元件的方法對HB LED來(lái)說(shuō)也是不切實(shí)際的，因為電阻上消耗的功率太大，而需要專(zhuān)用的繞線(xiàn)電阻。在電阻與LED 的位置很接近的情況下，該電阻產(chǎn)生的附加熱量將只會(huì )使散熱問(wèn)題變得更加嚴重。導通元件也可以是晶體管，可見(jiàn)其功耗發(fā)生在晶體管，而不是可變電阻上。

這種方法通過(guò)生成對數響應、以及用于熱控制和亮度定義的負或正溫度系數熱敏電阻，提供了更多的靈活性。利用熱敏電阻的LED 散熱控制的最簡(jiǎn)單實(shí)現方法采用了一個(gè)PTC 元件。PTC元件提高了隨溫度增長(cháng)的標稱(chēng)低電阻，一直到其觸發(fā)點(diǎn).。