發光二極管(led)技術已經取得了快速的進展,而芯片設計和材料的改進促進了更亮、更耐用光源的開發,使光源應用范圍日益擴大。但LED照明廠商仍須繼續克服LED照明工程光源熱敏感性強的難題。熱量過多或應用不當都會使LED光源的性能大打折扣。
散熱管理決定LED壽命
使用一個60瓦白熾燈泡的燈具大約產生900流明照度,必須通過傳導耗散3瓦熱量。使用典型直流LED作為光源達到相同的900流明照度只需要十二個LED。假設順向電壓(VF)為3.2伏特,電流為350毫安,該燈具的輸入功率可按下列公式1計算:
功率=12x3.2伏特x350毫安=13.4瓦………公式1
在此情況下,約20%輸入功率轉換為光,80%則轉換為熱。這取決于多種因素,發熱可能與底層不規則以及聲子發射、密封、材料等有關。在LED產生的總熱量中,有90%透過傳導傳輸。表1為耗散來自LED接面的熱量,傳導是導熱的主要通道,因為對流和輻射僅占全部熱傳輸約10%。比如一個LED可能轉換近10.72瓦熱量(13.4瓦×0.8)。其中,9.648瓦(10.72瓦×0.9)透過傳導從LED接面傳輸或遷移。顯然,LED光源需要精確的功率和熱管理系統,因為與其他光源相比,提供給LED的電能大部分轉換為熱量。如果沒有適當的熱管理,這種熱量會影響LED壽命和色彩輸出。同時由于LED驅動裝置屬于硅組件,很快就會失效,因此必須配備故障安全備用過電流保護裝置。