2024-05-10
提高LED灯具散热水平的建议
提高LED灯具散热水平的建议
LED照明灯具的可靠性（寿命）很大程度上取决于散热水平，因此提高散热水平是关键技术之一。主要是通过散热器和散热体解决芯片产生的多余热量，这是一个非常复杂的技术问题。
我们分别描述一下：
LED灯具的功率，其中LED需要考虑散热，功率LED需要散热。功率LED是工作电流大于100mA的发光二极管。是我国的线路标准参考美国ASSIST联盟的定义，根据现有两种LED的正向电压典型值2.1V和3.3V，也就是说，输入功率在210mw和330mw以上的LED都是功率LED，需要对于考虑器件散热问题，可能有人有不同的看法，但实践证明，要提高功率LED的可靠性（寿命），就必须考虑功率LED的散热问题。
与LED散热相关的主要参数是热阻、结温和温升。
热阻是器件的有效温度与外部指定参考点的温度之差除以器件的稳态功耗。它是表示器件散热程度的重要参数。目前散热较好的功率LED热阻小于10℃/W，国内报道热阻小于5℃/W，国外热阻可达3℃以下/W，如做到这个水平就可以保证功率LED的寿命。
结温是指LED器件主要发热部分的半导体结的温度。它反映了LED器件在工作条件下所能承受的温度值。为此，美国SSL计划设定了提高耐热性的目标。芯片和荧光粉的耐热性还是很高的，芯片结温已经达到150℃，荧光粉在130℃，不会对器件的寿命产生任何影响。片式荧光粉的耐热性越高，对散热的要求越低。
有几种不同的温升，我们这里讨论的是：外壳-环境温升。指LED器件外壳（LED灯可测量的热点）温度与环境温度（灯具发光平面上，距灯0.5米处）的温度差。它是一个可以直接测量的温度值，可以直接反映LED器件的散热程度，实践证明，当环境温度为30℃时，如果在60℃下测量LED外壳，温升应在30℃，此时基本能保证LED器件的寿命值，如温升过高，LED光源的维修率会大大降低。
结温是指LED器件主要发热部分的半导体结的温度。它反映了LED器件在工作条件下所能承受的温度值。为此，美国SSL计划设定了提高耐热性的目标。芯片和荧光粉的耐热性还是很高的，芯片结温已经达到150℃，荧光粉在130℃，不会对器件的寿命产生任何影响。片式荧光粉的耐热性越高，对散热的要求越低。
有几种不同的温升，我们这里讨论的是：外壳-环境温升。指LED器件外壳（LED灯可测量的热点）温度与环境温度（灯具发光平面上，距灯0.5米处）的温度差。它是一个可以直接测量的温度值，可以直接反映LED器件的散热程度，实践证明，当环境温度为30℃时，如果在60℃下测量LED外壳，温升应在30℃，此时基本能保证LED器件的寿命值，如温升过高，LED光源的维修率会大大降低。
LED灯具散热新问题：
随着LED照明产品的发展，出现了两种新技术：一是为了增加单管的光通量，注入更大的电流密度，如下所述，使芯片产生更多的热量，需要散热热。二、封装新结构，随着LED光源功率的增加，需要将多个功率的LED芯片集合封装在一起，如COB结构、模块化灯具等，会产生更多的热量，需要更有效的散热结构和措施，这对散热提出了新的课题，否则将极大地影响LED灯具的性能和寿命。
目前LED灯具的总散热效率只有50%，还有大量的电量会发热。其次，LED高电流密度和模块化灯具会产生更集中的废热，需要良好的散热。
目前LED灯具的总散热效率只有50%，还有大量的电量会发热。其次，LED高电流密度和模块化灯具会产生更集中的废热，需要良好的散热。
为提高散热水平，我们提供以下建议：
1）、从LED芯片来说，需要采用新结构、新工艺，提高LED芯片结温的耐热性，以及其他材料的耐热性，使散热条件减少。
2）、降低LED器件的热阻，采用新的封装结构、新工艺，选用导热性和耐热性好的新材料，包括金属之间的粘接材料、荧光粉的混合等，所以热阻≤10℃/W以下。
3）、降低温升，尽量采用导热性能好的散热材料，在设计时要求有良好的通风通道，使废热尽快散去，温度应低于30℃。此外，提高模块化灯具的散热水平也应该提上日程。
4）、散热的方法有很多，比如采用导热管，当然很好，但是要考虑成本因素，在设计时要考虑性价比。
另外，LED灯具的设计除了提高灯具的效率、配光要求、美观外，还要提高散热水平，采用良好的导热材料，据悉，散热体涂有一些纳米材料，其导热系数提高了30%。另外，为了具有较好的机械性能和密封性，散热体还应防尘，要求LED灯的温升应小于30℃。
2）、降低LED器件的热阻，采用新的封装结构、新工艺，选用导热性和耐热性好的新材料，包括金属之间的粘接材料、荧光粉的混合等，所以热阻≤10℃/W以下。
3）、降低温升，尽量采用导热性能好的散热材料，在设计时要求有良好的通风通道，使废热尽快散去，温度应低于30℃。此外，提高模块化灯具的散热水平也应该提上日程。
4）、散热的方法有很多，比如采用导热管，当然很好，但是要考虑成本因素，在设计时要考虑性价比。
另外，LED灯具的设计除了提高灯具的效率、配光要求、美观外，还要提高散热水平，采用良好的导热材料，据悉，散热体涂有一些纳米材料，其导热系数提高了30%。另外，为了具有较好的机械性能和密封性，散热体还应防尘，要求LED灯的温升应小于30℃。
