ハイパワーLED使用温度制御の4つの技術ポイント

ハイパワーLED照明器具の用途はますます広がっており、ハイパワーLEDの発光輝度は実際にはその電流に比例し、ハイパワーLEDの順方向電流も温度変化によって変化します。 今日は、LED 結び温度の理由と LED 半導体照明光源の放熱方法について説明します。 ここ数十年の開発で、LED照明の効率はますます高くなり、コストはますます低くなり、色はますます豊かになりました。 これにより、高出力 LED は、近い将来、効率的で、省エネで、環境にやさしく、安全な洗浄源となります。 ただし、高出力 LED ライトの熱放散の問題は、照明の分野での応用において依然として主要な開発のボトルネックとなっています。 これは、新世代の光源を制限する重要な理由です。 研究データによると、LED チップの結び目温度が 25 ℃ のときに LED チップが発光している場合、結び目温度が 60 ℃ に上昇すると、その発光量は 90% に過ぎません。結び目の温度が 100 C に達すると、80% に低下します。 140 Cは70% だけです。 発光効率を向上させるためには、放熱制御結び目の温度を向上させることが非常に重要であることがわかります。 高出力 LED ライトの放熱問題が解決されない場合、LED ライトの動作温度が上昇し、結び目温度が上昇し、LED 彩度が相殺され、演色評価数が低下し、色温度が上昇します。発光効率が低下し、寿命が短くなります。 ハイパワーLEDの発光輝度は、実は電流に比例します。 ハイパワーLEDの出力光束を制御することは、発光輝度を制御することと同じです。 高出力 LED の正電流も温度によって変化します。 環境の温度が一定の値 (安全温度と呼びます) を超えると、LED の順方向電流が急激に減少します。 この時、電流が増え続けるとLEDの寿命が短くなる原因となります。 したがって、現時点では、対応する措置を講じる必要があります。 バブルランプの入力電流と周囲の温度が変化すると、ハイパワーLEDの正電流を時間内に制御できます。 温度補償技術を使用して、周囲温度に応じて出力電流を動的に調整し、LED の温度をリアルタイムで監視して、高温条件での高出力 LED が自動的に電流を減らすようにします。 1. ハイパワーLED照明製品の現状 「チップ-アルミ基板-ラジエータの3層構造モード」は、現在市場に出回っているほとんどの大出力LED照明器具で使用されています。 LED光源モジュールを形成し、光源モジュールをラジエーターに取り付けることで、ハイパワーなLED照明器具を作ることができます。 現在、ライトやインジケータを表示するための LED の初期の使用は、高出力 LED の熱管理システムとして使用されています。 この熱管理モードは、小電力 LED の使用に限定されます。 3層構造モードで用意されたハイパワーLED照明は、節温度が高い、放熱効率が低い、構造間の接触熱抵抗が大きい、放熱効率が低いなど、システム構造上まだまだ無理なところが多く、接触熱抵抗が大きくなると、チップから放出される熱を効果的に分散して排出することができなくなり、LED 照明の色あせ、低照度効果、短寿命が発生します。 構造、コスト、消費電力などの多くの要因の制限により、高出力 LED 照明は能動的な放熱メカニズムを採用することが難しく、受動的な放熱メカニズムしか採用できませんが、受動的な放熱には大きな制限があります。 LEDの現在のエネルギー変換効率は依然として有効です 高くはありません.入力電力の約70％を熱に変換できます.光の効果が40％増加しても、エネルギーは熱に変換されます.放熱を考慮せずに放熱の程度を上げることは困難です。 2. LED照明の光源は、従来の蛍光灯や白熱灯、ハロゲンランプとは特性が異なります。 LED半導体照明光源は、半導体材料でできており、PNで構成されています。 電子接地のツボは、N 領域が負極に対応し、P 領域が正極に対応する複合、PN ポジティブ ガイダンス トング、リバース カットオフを介して可視光を生成します。 LED半導体光源は、発光効率が高く、応答時間が短く、体積が小さく、省エネなどの利点があります。 さらに、従来の光源の特性も備えています。2.1 には、同様の PN 半導体デバイスの特性があります。1) 正の電流と順方向電圧は負の温度係数であり、温度が上昇すると減少します。 2) 正電圧 電流を生成するには、特定のしきい値を超える必要があります。 3) 逆の場合、電流は機能しません。 2.2 動作温度を制限する多くの側面があります。 詳細は次のとおりです。 1) LED の輝度と正電流は、特定の曲線関係を示します。 結び目温度がある値を超えると、電流が電流に減少するにつれて明るさが弱まります。 2 ) ノット温度を定格値 95 C ～ 125 C 未満に制限する必要があります。 3) 表面にプラスチックレンズが含まれる場合、レンズ材料の融点温度によって制限されます。 3. LEDノット温度の紹介 3.1 LED発熱によるLED発熱の原因は、加えられたエネルギーが全て光エネルギーの形に変換されず、一部が熱エネルギーに変換されてしまったためです。 現在、市販されているLEDの光効率は約100LM/Wです。 つまり、電気エネルギーの約70%が熱エネルギーとして無駄になっています。 一般的に言えば、LED ノット温度の生成につながる 2 つの要因があります。 具体的には次のとおりです。1) 内部量子効率。 鍼治療と電子複合体を組み合わせると、それらすべてが光子を生成できるわけではありません。 これは通常「電流漏れ」と呼ばれ、PN ゾーンの複合負荷率が低下する理由です。 漏れた電圧と電流の電圧は、この部分の分散力、つまり熱エネルギーへの変換ですが、現在の技術では LED の内部光子効率を 90 近くにすることができるため、この部分は主要なコンポーネントではありません。 %。 2) 外部量子効率の約 30%。 主な理由の 1 つは、loadmons によって生成された光子がチップの外部に変換できず、熱に変換されることです。 白熱灯は 15LM/W 程度しかありませんが、最終的には光エネルギーの形で電気エネルギーを放射します。 放射エネルギーの大部分は赤外線であり、光の効果は非常に低いですが、これは熱放散の問題から除外されています。 LEDの放熱問題は、徐々に人々の注目を集めています。 これは、LED の寿命または光の減衰が結び目の温度に直接関係するためです。 放熱の問題がうまく処理されない場合。 3.2 LED 結び目の温度を下げる方法 定格入力電力を制御します。二次放熱構造の設計;二次放熱構造と LED 取り付けインターフェースの間の熱抵抗を最小限に抑えます。周囲の環境温度を下げます。 LED自体の熱抵抗を下げます。 4. LED 半導体照明光源の放熱方法 一般に、ラジエーターは熱を奪う方法により、受動放熱と能動放熱に分けられます。 いわゆる受動的な熱放散とは、熱源 LED 光源によって生成された熱がヒートシンクを介して空気に放出されることを指します。 その放熱効果は放熱タブレットのサイズに比例しますが、この放熱効果は比較的不十分です。 デバイスでは、または低電力および低熱の熱放散のために、大多数のデバイスは積極的な熱放散を行います。積極的な熱放散は、一部の機器を介してヒートシンクから積極的に熱を奪うことです。 放熱効率が高いことがアクティブ放熱の主な特徴であり、体積が比較的小さいです。 もう1つの方法は、「垂直」電極を採用してLEDコンポーネントを作成することです。 LED部品の上端と下端に金属電極があるため、これは熱放散の問題に大きく役立ちます。 例えば、ＧＡＮ基板が材料として使用される。 GAN基板は導電性材料であるため、電極を基板の下に直接接続して高速分散と光の利点を得ることができますが、材料コストが高いため、このアプローチは従来のコストよりもはるかに高価ですコンポーネントの生産コストを増加させるサファイア基板。