4大功率LED工作温度控制技术要点

大功率LED照明设备的应用越来越广泛，而大功率LED的发光亮度实际上与其电流成正比，大功率LED的正向电流也会随着温度的变化而变化。 今天就带大家了解一下LED结温的原因以及LED半导体照明光源的散热方法。 近几十年的发展，LED照明效率越来越高，成本越来越低，色彩也越来越丰富。 这使得大功率LED在不久的将来成为一种高效、节能、环保、安全的清洁光源。 然而，大功率LED灯的散热问题仍然是其在照明领域应用的一大发展瓶颈。 这是限制其新一代光源的重要原因。 研究数据表明，当LED芯片结温为25℃时LED芯片有发光，那么当结温升至60℃时，其发光量仅为90%；当结温达到100℃时，降到80%。 ；140 C只有70%。 可见，提高散热控制结温对于提高其发光效率非常重要。 如果大功率LED灯的散热问题不解决，LED灯的工作温度升高，结温升高，导致LED色度偏移，显色指数下降，色温升高，发光效率降低，使用寿命会缩短。 大功率LED的发光亮度实际上与其电流成正比。 如果控制大功率LED的输出光通量，就相当于控制了它的发光亮度。 大功率LED的正电流也会随着温度的变化而变化。 当环境温度超过一定值（我们称之为安全温度）时，LED的正向电流会突然降低。 这时，如果电流继续增大，就会导致LED寿命降低。 因此，此时必须采取相应的措施。 当泡灯输入电流和环境温度发生变化时，可以及时控制大功率LED正电流。 采用温度补偿技术，根据环境温度动态调整输出电流，实时监测LED温度，使大功率LED在高温条件下自动降低电流。 1. 大功率LED照明产品现状“芯片-铝基板-散热器的三层结构模式”是目前市场上大部分大功率LED照明灯具采用的，即首先在铝基板上封装芯片形成一个LED光源模组，然后将光源模组安装在散热器上，这样就可以制作出大功率的LED照明灯具了。 目前，早期使用LED来显示灯光和指示灯，是作为大功率LED的热管理系统。 这种热管理模式仅限于小功率 LED 使用。 采用三层结构方式制备的大功率LED照明，在系统结构方面还有很多不合理的地方，比如结温高、散热效率低、结构间接触热阻大、散热效率低、更大的接触热阻，导致芯片释放的热量无法有效分散和导出，导致LED灯衰、光效低、寿命短。 受结构、成本、功耗等诸多因素的限制，大功率LED照明很难采用主动散热机制，只能采用被动散热机制，而被动散热有很大的局限性；而目前LED的能量转换效率仍然有效不高，大约70%的输入功率可以转化为热能，即使光效提高40%，能量也会转化为热能，也就是不考虑散热很难增加散热程度。 2. LED照明光源的特点不同于传统的荧光灯、白炽灯、卤素灯。 LED半导体照明光源由半导体材料制成，由PN组成。 电子接地穴通过复合、PN正导通、反向截止产生可见光，其中N区对应负极，P区对应正极。 LED半导体光源具有发光效率高、响应时间短、体积小、节能等优点。 此外，它还具有传统照明光源的特点： 2.1 具有类似PN半导体器件的特点： 1）正向电流和正向电压为负温度系数，随温度升高而减小； 2）正电压电压 必须超过一定的阈值才能产生电流； 3) 反向时，无电流不工作。 2.2 限制其工作温度的因素很多。 具体如下： 1）LED的亮度与正电流呈一定的曲线关系。 当结温超过一定值时，亮度随着电流对电流的减小而减弱； 2）您必须将结温限制在额定值95°C至125°C以下； 3）如果表面含有塑料镜片，会受到镜片材料熔点温度的限制。 3. LED结温介绍 3.1 LED发热产生LED发热的原因是因为添加的能量并不是全部转化为光能的形式，有的已经转化为热能。 目前市面上LED的光效在100LM/W左右。 换言之，大约70%的电能以热能的形式浪费掉了。 一般来说，导致LED产生结温的因素有两个。 具体如下： 1) 内量子效率。 当针灸和电子复合物复合时，它们不可能都产生光子。 这通常被称为“电流泄漏”，这就是PN区的复合负载率降低的原因。 泄漏电压和电流的电压是这部分的分散功率，也就是转化为热能的部分，但这部分不是主要成分，因为电流技术可以使LED的内部光子效率接近90 %。 2）约30%的外量子效率。 主要原因之一是负载监视器产生的光子不能转化为芯片外部，而是转化为热量。 白炽灯虽然只有15LM/W左右，但最终还是以光能的形式辐射出电能。 虽然大部分的辐射能量是红外线，光效很低，但这免除了散热的问题。 LED的散热问题逐渐成为人们关注的焦点。 这是因为LED的寿命或光衰与其结温直接相关。 如果散热问题处理不好。 3.2 降低LED结温的方法控制额定输入功率；二次散热结构的设计；将二次散热结构与LED安装接口之间的热阻降至最低；降低周围环境温度；降低 LED 本身的热阻。 4. LED半导体照明光源散热方式 一般来说，散热器按带走热量的方式可分为被动散热和主动散热。 所谓被动散热是指热源LED光源产生的热量通过散热片散发到空气中。 它的散热效果与散热片的大小成正比，但这种散热效果就比较差强人意了。 在设备中，或者对于低功耗、低热量的散热，绝大多数设备采取主动散热，主动散热就是通过一些设备主动从散热片带走热量。 较高的散热效率是主动散热的主要特点，其体积相对较小。 另一种方法是采用“垂直”电极制作LED元件。 因为LED元件的上下两端都有金属电极，这样可以在散热问题上得到更大的帮助。 例如，使用 GAN 基板作为材料。 由于 GAN 基板是导电材料，可以将电极直接连接在基板下方，以获得快速分散和发光的好处，但由于材料成本较高，这种做法也将比传统的成本昂贵得多蓝宝石衬底，这将增加元件的生产成本。