小編最近從留言發現,有很多向小編求助怎麼分辨一盞好燈壞燈的。今天小編就在這裡告訴大家在這個炎熱的夏天,LED燈具是怎麼散熱的~
燈具的質量跟LED的散熱有什麼關係呢?LED燈具的熱量傳遞有哪幾種方式呢?LED的發熱原因是什麼呢?讓小編一一告訴你吧~
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熱量傳遞的三種基本方式:“傳導、對流、輻射”
傳導:介質中存在溫差時,不論介質是固體或液體,內部都有傳熱發生。
對流:一個表面與一種流體運動處於不同溫度時,發生的熱交換。
輻射:兩個不同溫度的物體表面之間不通過任何介質,以電磁波形式發生傳熱。
LED發熱的原因:
圖1是光源的層式結構示意圖,不同的芯片有不同的特性,但是對於半導體光源的發光原理是相同的。LED光源發光是將電能轉化為光能,然而電能不可以完全轉化為光能,其中的一部分電能會轉化為熱能,因此導致光源在工作的時候伴隨著發熱的現象。電光轉換的效率一般為20-30%,剩餘的70-80%轉換為熱能。對於LED結溫來說,有兩個重要熱源:
1.內部量子效率不高,即電子與空穴複合時,並不能100%產生光子。
2.內部的光子無法全部射出到芯片外部,反而轉換成熱能。
溫度VS壽命
由於LED發熱的原因,所以LED燈具就要有散熱裝置,散熱問題就成為評價燈具優劣的客觀參數。LED的光衰、使用壽命和結溫是密不可分的,散熱不好,結溫就高,光衰就快,壽命就更短。根據阿雷紐斯法則,半導體器件每下降10℃,壽命會延長2倍,從CREE公司發佈的光衰曲線圖(圖2)可以看出,溫度是影響燈具壽命的主要原因:
散熱問題影響光源的應用,那麼散熱就是一個不得不考慮的重點問題。LED燈具的散熱方式以及散熱的組件結構示意如圖3所示,通過每一層的導熱,以及散熱器的熱對流將光源產生的熱量逐漸傳遞向空氣中,實現散熱的目的。
如何減少接觸熱阻,注意以下幾點:
熱阻小的散熱材料,導熱效果更好,為了更好的導熱,每一層的散熱必須做到最優。LED芯片到PCB,確保LED與PCB之間是可靠的焊接;錫膏是否完全融化;LED底板和PCB之間是否有間隙。PCB 到散熱器,PCB與散熱片之間需要有導熱界面材料,界面導熱材料的熱導係數越高導熱越好;確保PCB與散熱片貼合平面的平面度;界面導熱材料必須承受一定的壓力。
圖5示意了較為常見的散熱問題圖,合格散熱組件的熱度分佈是均勻或對稱的,這樣不易造成光源內部溫度不一致,防範出現光分佈不均勻,因此大多燈具的光源都是位於燈具的中心位置。散熱器熱沉的厚度和熱對流鰭片對散熱效率影響極大,合格的燈具,散熱器熱沉厚度不能太厚也不能太薄,熱對流鰭片的間隔距離以及厚度也不能太大或太小,這就是考核一個散熱工程師的業務水平。
對流換熱的換熱量根據如下的對流的公式可以看出:
我們需要設計h、A的最佳值,得到最優化的結果。熱量Φ一定,散熱面積大,則溫差小,能達到更好的效果;同理:對流換熱係數h值大,則溫差小,能達到更好的效果;但是在實際的運用中,結構確定的情況下,換熱面積和對流換熱係數是相互制約的,A加大,將會導致h減小。也就是說,不是面積越大越好,面積增加大一定程度的時候,再加大面積,反而會帶來不好的結果。
實例:
圖6的燈具,通過軟件論證,找出合適的後蓋開孔尺寸,加強熱對流係數,有效的降低光源結溫,使得燈具的使用壽命延長,確保燈具的照明質量。圖7是出模製作的實物,並進行實際的測試檢驗,直到達到合格。
小編已經告訴大家熱從那裡來及怎麼散熱,
如何通過散熱來評價燈具的優劣啦~
在這裡小編希望各位要做一個不發燒的騷年~
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