【文章內(nèi)容簡介】 的從 PIN腳導(dǎo)出，導(dǎo)致 LED芯片溫度過高使芯片衰減加劇。 ? 2)使用條件問題， LED為恒流驅(qū)動，有部分 LED采用電壓驅(qū)動原因使 LED衰減過快。 ? ? 驅(qū)動電流大于額定驅(qū)動條件。其實導(dǎo)致 LED產(chǎn)品光衰的原因很多，最關(guān)鍵的還是熱的問題，盡管很多廠商在次級產(chǎn)品不特別注重散熱的問題，但這些次級 LED產(chǎn)品長期使用下，光衰程度會比有注重散熱的 LED產(chǎn)品要高。 LED芯片本身的熱阻、銀膠的影響、基板的散熱效果，以及膠體和金線方面也都與光衰有關(guān)系。 ? 從 LED的正常使用來看，影響 LED壽命的最主要因素就是熱。熱量的來源，有材料正常的電阻在通電產(chǎn)生的焦耳熱， PN結(jié)產(chǎn)生的熱，還有工藝中帶來的寄生電阻產(chǎn)生的焦耳熱，還有光被吸引后產(chǎn)生的熱。熱量的積累使得溫度升高，溫度升高使得芯片的性能衰退、退化老化、變性。 六、 LED照明四種基本配光手段 全球科技吊頂創(chuàng)領(lǐng)者 Technology for life! 全球科技吊頂創(chuàng)領(lǐng)者 Technology for life! （一）、 LED燈具常用二次配光光杯及透鏡 ? 棱形 : ? 橙皮紋 ： ? 亮面 : ? 透鏡 : 全球科技吊頂創(chuàng)領(lǐng)者 Technology for life! （二）、 LED透鏡材料種類 全球科技吊頂創(chuàng)領(lǐng)者 Technology for life! 全球科技吊頂創(chuàng)領(lǐng)者 Technology for life! 一次透鏡配光 全球科技吊頂創(chuàng)領(lǐng)者 Technology for life! 二次配光 全球科技吊頂創(chuàng)領(lǐng)者 Technology for life! （三）、 LED透鏡的應(yīng)用及生產(chǎn) 全球科技吊頂創(chuàng)領(lǐng)者 Technology for life! 第三篇 熱學(xué)基礎(chǔ)知識 全球科技吊頂創(chuàng)領(lǐng)者 Technology for life! 一、 LED熱學(xué)特性 ? LED結(jié)溫點 ? LED結(jié)溫： LED的基本結(jié)構(gòu)是一個半導(dǎo)體的 P—N結(jié)。實驗指出，當(dāng)電流流過 LED元件時， P—N結(jié)的溫度將上升，嚴(yán)格意義上說，就把 P—N結(jié)區(qū)的溫度定義為 LED的結(jié)溫。通常由于元件芯片均具有很小的尺寸，因此我們也可把 LED芯片的溫度視之為結(jié)溫。說白了就是 LED的溫度結(jié)點，到達(dá)溫度結(jié)點的時候 LED的壽命和性能都會受到影響，會出現(xiàn)光衰。 ? 溫度對 LED的影響 ? 由于 LED的光電參數(shù)受溫度的影響很大。通過對大功率白光 LED發(fā)光效率進(jìn)行研究，得出溫度對節(jié)電壓和 LED發(fā)光效率的影響。電壓的升高，意味著 PN結(jié)溫度升高，隨著溫度的升高，壁壘中輻射復(fù)合幾率降低，從而降低了發(fā)光效率；電流的升高，使更多的非平衡載流子穿過勢壘，降低了發(fā)光效率。 LED工作時，過高的工作溫度或者過大的工作電流都會產(chǎn)生明顯的光衰，如果LED工作溫度超過芯片的承載溫度，這將會使 LED的發(fā)光效率快速降低，產(chǎn)生明顯的光衰，并且對 LED造成永久性破壞。 全球科技吊頂創(chuàng)領(lǐng)者 Technology for life! LED熱學(xué)特性 ? LED測量的環(huán)境溫度一般為 Tamb＝ 25oC。 ? 隨著溫度的增加， LED波長的中心會發(fā)生藍(lán)移或紅移 ? 隨著溫度的增加， LED的光強(qiáng)將會減小 根據(jù) LED的 HATIZ定理 :LED工作溫度為 25℃ 以下時 ,使用壽命為 10萬個小時 ,2550℃ 時 ,使用壽命為 5萬個小時 ,5075℃ 時 ,使用壽命為 2萬個小時 ,75100 ℃ 時 ,使用壽命為 1萬個小時 , 100125℃ 時 ,使用壽命為 5千個小時 , 125150℃ 時 ,使用壽命為 2千個小時 . 二、 熱學(xué)基礎(chǔ)知識 為什么要做熱學(xué)設(shè)計 由于受整個 LED產(chǎn)業(yè)鏈的各種技術(shù)制約，目前大功率 LED使用中 只有 20%左右的電能以發(fā)光的形式表現(xiàn)出來，而其余 80％的電 能都轉(zhuǎn)化成為熱能，而這些熱能對 LED會產(chǎn)生致命的損傷，所 以如何能讓 LED在照明過程中產(chǎn)生的熱量及時有效的傳導(dǎo)出來 ，從而使 LED保持長時間的持續(xù)可靠工作，也是目前 LED燈具應(yīng) 用的關(guān)鍵技術(shù)。 結(jié)溫對 LED的影響 1) 發(fā)光強(qiáng)度降低，隨著芯片結(jié)溫的增加，芯片的發(fā)光效率 效率也 會隨之減少，芯片結(jié)溫越高，發(fā)光強(qiáng)度下降 越快。 2) 發(fā)光主波長偏移，當(dāng) LED 的溫度升高時， LED 的波長的 大致變化規(guī)律為每升高 10 度，波長紅移 1nm，主波長的變化 將會引起混色效果的變化，還會偏移黃色熒光粉的激發(fā)峰值 ，致使轉(zhuǎn)換效率下降。 3) 嚴(yán)重降低 LED 的壽命，加速 LED 的光衰。 全球科技吊頂創(chuàng)領(lǐng)者 Technology for life! 全球科技吊頂創(chuàng)領(lǐng)者 Technology for life! LED燈具的散熱 ? 散熱問題是瓶頸問題： LED燈約有 7080%的能量轉(zhuǎn)化為熱量。如不能有效地散發(fā)出去，將使 LED結(jié)溫升高，過高的結(jié)溫不但會使 LED的壽 命急劇衰減，還會影響 LED的峰值波長，光功率，光通量 等諸多性能參數(shù)。 全球科技吊頂創(chuàng)領(lǐng)者 Technology for life! LED熱量管理 ? 在固態(tài)照明行業(yè)， LED 在亮度方面處于領(lǐng)先地位，它提供可回流焊設(shè)計，從而更加便于使用和熱量管理。采用 LED 的照明應(yīng)用不僅使光輸出最大化，而且提高了設(shè)計靈活性，同時將對環(huán)境的影響降到最低。 ? 本應(yīng)用說明可作為 LED熱管理方式理解的指導(dǎo)，幫助使用者將接合點溫度升高所帶來影響降至最低。 ? 它們在專業(yè)性和通用性照明應(yīng)用中都得到了廣泛的使用。當(dāng)設(shè)計使用 LED的照明系統(tǒng)時，最關(guān)鍵的設(shè)計參數(shù)之一就是該系統(tǒng)從 LED接合點排除熱量的能力。 LED接合點很高的工作溫度會破壞 LED的性能，導(dǎo)致光輸出衰減和工作壽命減少。 ? 大多數(shù) LED失效機(jī)制都和溫度密切相關(guān)。 LED接合點溫度的升高會導(dǎo)致光輸出的減少，加速芯片老化。 每種產(chǎn)品系列的最高接合點溫度都已在產(chǎn)品數(shù)據(jù)表中列明。 接合點溫度主要受到三個參數(shù)的影響： – LED周邊環(huán)境的溫度 – 在 LED接合點和外部條件間的導(dǎo)熱通道 – LED釋放的能量 全球科技吊頂創(chuàng)領(lǐng)者 Technology for life! 三、 LED燈具的熱學(xué)設(shè)計 （一）高功率 LED燈具散熱設(shè)計的指導(dǎo)原則 ? 最重要因素是，將需要移除的熱量降至最低。將 LED驅(qū)動電路和 LED電路板隔開非常重要，只有這樣驅(qū)動器所產(chǎn)生的熱能才不會導(dǎo)致 LED接合點溫度升高。 ? 最有效的策略是將固燈具置里面的溫度降至最低。只要注意幾個設(shè)計參數(shù)，這個目標(biāo)就能實現(xiàn)，比如說考慮防止整個系統(tǒng)達(dá)到整體功率密度的上限值的保守封裝設(shè)計。保證進(jìn)行自然對流冷卻的通路潔凈、暢通無阻也非常重要。 ? 提高散熱片和 LED間的熱傳導(dǎo)性對于熱管理非常有必要。盡管從散熱片上移除熱量是通過對流實現(xiàn)，從 LED到散熱片的通道卻是通過傳導(dǎo)方式。 ? LED PCB電路板 /散熱片的朝向在設(shè)計時也需要慎重考慮。 正確安裝電路板 /散熱片非常重要，使散熱面保持垂直。 如果電路板平面是水平的，那么它將會阻止空氣對流的形成，這樣就會顯著降低系統(tǒng)的冷卻性能。 全球科技吊頂創(chuàng)領(lǐng)者 Technology for life! （二）、選散熱片做 LED燈具時，應(yīng)遵循以下原則 – 表面積 熱傳輸只會發(fā)生在散熱片的表面。所以，散熱片在設(shè)計時應(yīng)當(dāng)擁有相對比較大的表面積。使用許多優(yōu)質(zhì)翼片或增加散熱片尺寸規(guī)格，都能夠達(dá)到這個目的。 – 空氣動力學(xué)特性 散熱片的設(shè)計需要要能使空氣很容易且很快速地流通。有許多個相互間距小的優(yōu)質(zhì)散熱翼片的散熱片 ,可能不能使空氣氣流很好地流通。必須在高表面積（許多個相互間距小的翼片）和良好空氣動力學(xué)特性間進(jìn)行權(quán)衡。 – 在散熱片內(nèi)部的熱傳輸：如果熱量不能到達(dá)它們，那么這些冷卻翼片就是無效的。散熱片設(shè)計應(yīng)當(dāng)使其允許足夠的熱量從熱源傳輸?shù)揭砥?。比較厚一點的翼片具有好的熱傳導(dǎo)性；所以必須要在在較大表面積（多個薄翼片）和良好熱傳輸性（更厚的翼片）間實現(xiàn)平衡。所使用的材料對于散熱片內(nèi)部的熱傳輸有著顯著的影響。 全球科技吊頂創(chuàng)領(lǐng)者 Technology for life! ?安裝方法：為了實現(xiàn)更好的熱傳輸，散熱片和熱源間的壓力必須比較高。 ?散熱片夾接觸面積的平整性：和 LED或 PCB相接觸的散熱片部分必須絕對平整。平整的接觸面允許使用一層更薄的熱敏化合物層，它能夠減少散熱片和 LED源間的熱阻。 ?在設(shè)計時要考慮能夠提供高壓，同時很容易安裝。通常帶螺釘或彈簧的散熱片固定架要比一般的夾子要更好。當(dāng)不能使用夾子或螺釘時，只能使用熱傳導(dǎo)膏體或膠帶。 （三）、 LED燈具 散熱方式 (1). 按熱的傳導(dǎo)方式有三種：對流、傳導(dǎo)、輻射 對流是指透過熱的物質(zhì)的運動來實現(xiàn)熱的傳遞。這意味著，熱能是 來自于被氣體或者液體所包圍熱源，透過分子的移動來實現(xiàn)熱能的 傳遞的。根據(jù)對流的散熱的方式又分為自然對流和強(qiáng)制對流。 傳導(dǎo)是指分子之間的動能交換，能量較低的粒子和能量較高的粒子 碰撞從而獲得能量 (是透過物理的直接接觸 )，單獨的一塊散熱片是 不能實現(xiàn)熱能的傳導(dǎo)的。傳導(dǎo)是散熱片從芯片獲得熱量的最主要途 徑 . 輻射是指熱能從熱源以電磁的形式 (由光子傳送 )直接發(fā)散出去。輻 射可以在真空中進(jìn)行。輻射的傳熱效能取決于熱源的材料以及表面 的顏色。 全球科技吊頂創(chuàng)領(lǐng)者 Technology for life! (2). 按照散熱方式可以分成主動式散熱和被動式散熱兩種 主動式散熱就是通過風(fēng)扇等散熱設(shè)備強(qiáng)迫性地將散熱片發(fā)出的熱量帶 走，其特點是散熱效率高，而且設(shè)備體積小 . 被動式散熱就是通過散熱片將熱量自然散發(fā)到空氣中。因為是自然散 發(fā)熱量，效果不是很好，其散熱的效果與散熱片大小成正比。其最大 的優(yōu)點就是不需額外耗電，而且不用擔(dān)心有風(fēng)扇壞掉的危險。在 LED 燈具中這種散熱方式最常用。 全球科技吊頂創(chuàng)領(lǐng)者 Technology for life! 四、 LED散熱片常用材質(zhì) 各種金屬材料以及常用合金熱傳導(dǎo)系數(shù) ： 銀 : 429W/mk 銅 :401W/mk 金 : 317W/mk 鋁 :237W/mk 1070型鋁合金 :226W/mk 1050型鋁合金 :209W/mk 6061型鋁合金 :155W/mk 6063型鋁合金 : 201W/mk 從以上數(shù)值可以看出銀和銅是最好的導(dǎo)熱材料，其次 是金和鋁。但是金、銀太過昂貴，所以，目前散熱片主要 由鋁和銅制成。其中又由于銅密度大，工藝復(fù)雜，價格較 貴 ,所以現(xiàn)在通常的風(fēng)扇多采用較輕的鋁制成． 全球科技吊頂創(chuàng)領(lǐng)者 Technology for life! 五、 其它常見的散熱技術(shù) 散熱片散熱 熱管散熱 均熱板散熱 半導(dǎo)體制冷 風(fēng)扇散熱 水冷散熱 全球科技吊頂創(chuàng)領(lǐng)者 Technology for life! 全球科技吊頂創(chuàng)領(lǐng)者 Technology for life! LED燈具常用的一些熱設(shè)計結(jié)構(gòu) LED熱管散熱器 肋片散熱 LED路燈 散熱片與鋁基板之間傳熱主要通過傳導(dǎo)途徑，主要通過散熱片與鋁 基板之間的直接接觸實現(xiàn)。導(dǎo)熱硅脂的意義在于填充二者之間的空隙接 觸出更加完全，保證導(dǎo)熱性。而由于硅油對溫度敏感性低，低溫不變 稠，高溫下也不會變稀，而且不揮發(fā)，所以能夠使用比較長時間。 （導(dǎo)熱、粘接、密封） 特點和用途： 良好的熱傳導(dǎo)性，提高敏感電路及元器件的可靠性，延長使用壽命。 耐候、耐化學(xué)腐蝕、耐熱。 戶外運用可免除紫外光、臭氧、水分和化學(xué)品的不良影響。 廣泛用于電子、電器等行業(yè)的彈性粘接、導(dǎo)熱及密封。導(dǎo)熱硅膠片 特點和用途： 良好的熱傳導(dǎo)性與絕緣性。解決集成芯片不易散熱的主要問題，只須將 其附與發(fā)熱芯片上，同金屬散熱塊有相同效果。 絕緣、減震、抗沖擊，工作溫、濕度范圍廣（ 40℃ ~+150℃ ）。 產(chǎn)品為片狀形式可任意裁切，使用簡單。 六 、鋁基板與散熱器的連接 全球科技吊頂創(chuàng)領(lǐng)者 Technology for life! 七 、 LED燈具熱設(shè)計的優(yōu)化措施 （ 1）通道結(jié)構(gòu) 長度（ L）越短越好； 面積（ S）越大越好； 環(huán)節(jié)越少越好； 消除通道上的熱傳導(dǎo)瓶頸 （ 2）通道材料 —— 導(dǎo)熱系數(shù) λ越大越好 。 （ 3）改良封裝工藝，令通道環(huán)節(jié)間的界面接觸更緊 密可靠。 /散熱功能 /散熱性能更高的出光通道材料 全球科技吊頂創(chuàng)領(lǐng)者 Technology for life! 全球科技吊頂創(chuàng)領(lǐng)者 Technology for life! 第四篇 傳統(tǒng)燈具與 LED燈具知識 全球科技吊頂創(chuàng)領(lǐng)者 Technology for life! 上篇 傳統(tǒng)照明燈具知識