熱量對(duì)LED影響分析

★★★★★【文章導(dǎo)讀】：熱量對(duì)LED影響分析具體內(nèi)容是：發(fā)光二極管尚需克服其發(fā)光效?問題在于：現(xiàn)階段的光能效?僅能達(dá)到15%,而85%皆轉(zhuǎn)為熱?,led光源的應(yīng)用,仍需搭配散熱機(jī)構(gòu),?散熱功能設(shè)計(jì)?當(dāng),對(duì)于發(fā)光二極管本身，將造成嚴(yán)重的破壞情形。概述發(fā)光二極管,具有無污染,低耗能…

來源：日期：2013-11-21 20:02:09 人氣：標(biāo)簽：

發(fā)光二極管尚需克服其發(fā)光效?問題在于：現(xiàn)階段的光能效?僅能達(dá)到15%, 而85%皆轉(zhuǎn)為熱?, led光源的應(yīng)用, 仍需搭配散熱機(jī)構(gòu), ?散熱功能設(shè)計(jì)?當(dāng), 對(duì)于發(fā)光二極管本身，將造成嚴(yán)重的破壞情形。

概述

發(fā)光二極管, 具有無污染, 低耗能, 壽命長, 操作反應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn), 隨著歐盟即將在2007?禁止目前廣泛使用的含汞?屬光源, led 將成為下一世代光源發(fā)展的主軸。led隨溫度變化, 亮度不斷提升, led的散熱技術(shù)也一直在提升, 1992年一顆led的熱阻抗為360℃/w, 之后降至125℃/w、75℃/w、15℃/w, 而今已是到了每顆6?10℃/w的地步, 簡單的說, 以往led每消耗1瓦的電能, 溫度會(huì)增加360℃, 現(xiàn)在則是相同消耗1瓦電能, 溫度卻只上升6 ?10 ℃ 。

發(fā)光二極管尚需克服其發(fā)光效?問題在于：現(xiàn)階段的光能效?僅能達(dá)到15%, 而85%皆轉(zhuǎn)為熱?, led光源的應(yīng)用, 仍需搭配散熱機(jī)構(gòu), ?散熱功能設(shè)計(jì)?當(dāng), 對(duì)于發(fā)光二極管本身，將造成嚴(yán)重的破壞情形。

隨著led亮度不斷提升, led的散熱技術(shù)也一直在提升, 所以做好led的散熱對(duì)增加led的發(fā)光效率和使用壽命都會(huì)得到很大的作用。本文內(nèi)容主要針對(duì)熱對(duì)led影響進(jìn)行探討, 詳如下文所示。

熱對(duì)led的影響

led---冷光源

(1) led的發(fā)光原理是電子與空穴經(jīng)過復(fù)合直接發(fā)出光, 過程中不需要熱量, led可以稱為冷光源

(2) led的發(fā)光需要電流驅(qū)動(dòng), 輸入led的電能中, 只有約15%有效轉(zhuǎn)化為光, 大部分(約85%)因無效而轉(zhuǎn)化為熱

(3) led發(fā)光過程中會(huì)產(chǎn)生熱量, led并非不會(huì)發(fā)熱的冷光源

熱對(duì)led性能和結(jié)構(gòu)的影響

(1) led發(fā)光產(chǎn)生的熱量和工作環(huán)境溫度(ta)有關(guān), 將引起led芯片結(jié)點(diǎn)溫度tj的變化, led是溫度敏感器件, 當(dāng)溫度變化時(shí), led的性能和封裝結(jié)構(gòu)都會(huì)受到影響, 從而影響led的可靠性

(2) 熱量集中在尺寸很小的led芯片內(nèi), 若無有效排出熱量, 芯片溫度升高, 引起熱應(yīng)力的非均勻分布, 芯片發(fā)光效率和熒光粉激射效率下降

(3) 當(dāng)led芯片溫度超過一定值時(shí), 器件失效率呈指數(shù)規(guī)律增加, 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明, 組件溫度每上升2℃,可靠性下降10%

(4) 當(dāng)多個(gè)led密集排列組成白光照明系統(tǒng)時(shí), 熱量的耗散問題更嚴(yán)重

(5) 熱將影響led驅(qū)動(dòng)器的效率, 損害磁性組件及輸出電容器等的壽命, 使led驅(qū)動(dòng)器的可靠度降低(一般半導(dǎo)體組件的工作溫度需控制在80°c以下)

(6) 典型的led由光學(xué)透明的環(huán)氧樹脂封裝, 溫度升高到環(huán)氧樹脂玻璃轉(zhuǎn)換溫度tg時(shí), 環(huán)氧樹脂由剛性材料轉(zhuǎn)換成彈性材料, 熱膨脹系數(shù)(cte)會(huì)有很大變化, 封裝樹脂在溫度變化的過程中,膨脹和收縮加劇,這將導(dǎo)致金線(或鋁線)鍵合點(diǎn)位移增大,金線(或鋁線)過早疲勞和損壞,造成led開路和突然失效, 為了避免led突然失效, led結(jié)點(diǎn)溫度應(yīng)該始終保持在封裝樹脂的tg以下

光通量fv與結(jié)點(diǎn)溫度tj的關(guān)系

φv(tj2)= φv(tj1)e(-kδtj)

其中: φv(tj1)=結(jié)點(diǎn)溫度tj1時(shí)的光通量

φv(tj2)=結(jié)點(diǎn)溫度tj2時(shí)的光通量

δtj= tj2 - tj1 , k =溫度系數(shù)

不同材質(zhì)類別led的溫度系數(shù)