如何提高LED燈具散熱水平？

現(xiàn)在大街上隨處可見的LED顯示屏，還有裝飾用的LED彩燈以及LED車燈，處處可見LED燈的身影，LED已經(jīng)融入到生活中的每一個角落。LED照明燈具的可靠性(壽命)很大程度上取決于散熱水平，所以提高散熱水平是關(guān)鍵技術(shù)之一。主要是解決芯片產(chǎn)生多余熱量通過熱沉、散熱體傳出去，這是個很復(fù)雜的技術(shù)問題。

LED燈具的功率，哪些LED需要考慮散熱問題，功率LED需要散熱。功率LED是指工作電流在100mA以上的發(fā)光二極管。是我國行標參照美國ASSIST聯(lián)盟定義的，按現(xiàn)有二種LED的正向電壓典型值2.1V及3.3V，即輸入功率在210mw及330mw以上的LED均為功率LED，都需要考慮器件熱散問題，有些人可能有不同看法，但實踐證明，要提高功率LED的可靠性(壽命)，就要考慮功率LED的散熱問題。

散熱有關(guān)參數(shù)與LED散熱有關(guān)的主要參數(shù)有熱阻、結(jié)溫和溫升等。

熱阻是指器件的有效溫度與外部規(guī)定參考點溫度之差除以器件中的穩(wěn)態(tài)功率耗散所得的商。它是表示器件散熱程度的最重要參數(shù)。目前散熱較好的功率LED熱阻≤10℃/W，國內(nèi)報道最好的熱阻≤5℃/W，國外可達熱阻≤3℃/W，如做到這個水平可確保功率LED的壽命。

結(jié)溫是指LED器件中主要發(fā)熱部分的半導(dǎo)體結(jié)的溫度。它是體現(xiàn)LED器件在工作條件下，能否承受的溫度值。為此美國SSL計劃制定提高耐熱性目標。芯片及熒光粉的耐熱性還是很高的，目前已經(jīng)達到芯片結(jié)溫在150℃下，熒光粉在130℃下，基本對器件的壽命不會有什么影響。說明芯片熒光粉耐熱性愈高，對散熱的要求就愈低 。

溫升有幾種不同的溫升，我們這里所討論的是：管殼-環(huán)境溫升。它是指LED器件管殼(LED燈具可測到的最熱點)溫度與環(huán)境(在燈具發(fā)光平面上，距燈具0.5米處)溫度之差。它是一個可以直接測量到的溫度值，并可直接體現(xiàn)LED器件外圍散熱程度，實踐已證明，在環(huán)境溫度為30℃時，如果測得LED管殼為60℃，其溫升應(yīng)為30℃，此時基本上可確保LED器件的壽命值，如溫升過高，LED光源的維持率將會大幅度下降。

LED燈具的散熱新問題：

隨著LED照明產(chǎn)品的發(fā)展，有二種新的技術(shù)：其一，為了增大單管的光通量，注入更大的電流密度，如下面所提，以致芯片產(chǎn)生更多的熱量，需要散熱。其二，封裝新結(jié)構(gòu)，隨著LED光源功率的增大，需要多個功率LED芯片集合封裝在一起，如COB結(jié)構(gòu)、模塊化燈具等，會產(chǎn)生更多的熱量，需要更有效的散熱結(jié)構(gòu)及措施，這又給散熱提出新課題，否則會極大地影響LED燈具的性能及壽命。

而目前LED燈具的散熱總效能只有50%，還有很多電能要變成熱。其次，LED大電流密度和模塊化燈具等都會產(chǎn)生更多集中的余熱，需要很好散熱。

為提高散熱水平我們提供以下幾點建議：

1)，從LED芯片來說，要采取新結(jié)構(gòu)、新工藝，提高LED芯片結(jié)溫的耐熱性，以及其他材料的耐熱性，使得對散熱條件要求降低。

2)，降低LED器件的熱阻，采用封裝新結(jié)構(gòu)、新工藝，選用導(dǎo)熱性、耐熱性較好的新材料，包含金屬之間粘合材料、熒光粉的混合膠等，使得熱阻≤10℃/W或更低。

3)，降低升溫，盡量采用導(dǎo)熱性好的散熱材料，在設(shè)計上要求有較好的通風(fēng)孔道，使余熱盡快散出去，要求升溫應(yīng)小于30℃。另外，提高模塊化燈具的散熱水平應(yīng)提到日程上來。

4)，散熱的辦法很多，如采用熱導(dǎo)管，當然很好，但要考慮成本因素，在設(shè)計時應(yīng)考慮性價比問題。

此外，LED燈具的設(shè)計除了要提高燈具效率、配光要求、外形美觀之外，要提高散熱水平，采用導(dǎo)熱好的材料，有報道稱，散熱體涂上某些納米材料，其導(dǎo)熱性能增加30%。

另外，要有較好的機械性能和密封性，散熱體還要防塵，要求LED燈具的溫升應(yīng)小30℃。相信在未來的科學(xué)技術(shù)更加發(fā)達的時候，LED會以更加多種類的方式為我們的生活帶來更大的方便，這就需要我們的科研人員更加努力學(xué)習(xí)知識，這樣才能為科技的發(fā)展貢獻自己的力量。