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LED结温的来源及降低措施

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    发表于 2019-1-17 10:51 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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    LED结温的来源及降低措施

    " h$ {6 m$ _2 ~$ O  N  o/ ]6 I  s
    ) z) y0 e& V" h& a
    中心议题:
    & A( b: o* c% l$ d3 ]5 RLED结温及其降低方法
    1 x* k7 L1 k+ p' ]0 n解决方案:+ s7 `5 [  m0 b/ A
    减少LED本身的热阻
    / @& R  i7 Z$ d, E, p, M4 M减少LED与二次散热机构安装介面之间的热阻; ~! w8 f9 f- T$ d. h- Y' g
    控制额定输入功率3 t7 I- T  b% e( h, a. P  e
    0 l2 P8 b0 h: r4 C' {4 o& h( S
    1、什么是LED的结温?
    4 t8 ?1 U; s$ W3 ?: @9 _5 R7 A( N
    LED的基本结构是一个LED照明的P—N结。实验指出,当电流流过LED元件时,P—N结的温度将上升,严格意义上说,就把P—N结区的温度定义为LED的结温。通常由于元件芯片均具有很小的尺寸,因此我们也可把LED芯片的温度视之为结温。% W* |' ]5 G6 k1 J" ^

    & w# e$ o& J3 m- ?2、产生LED结温的原因有哪些?4 Y% C' u+ r: e3 X2 k* L  j) z

    1 ~& i; {  L- g6 ?在LED工作时,可存在以下五种情况促使结温不同程度的上升:: E. P1 r0 l* e9 H! n1 w

    8 i# O( ~' R& o! W! z: [4 r3 sA、元件不良的电极结构,视窗层衬底或结区的材料以及导电银胶等均存在一定的电阻值,这些电阻相互垒加,构成LED元件的串联电阻。当电流流过P—N结时,同时也会流过这些电阻,从而产生焦耳热,引致芯片温度或结温的升高。6 i( l9 P1 I) Z% Z

    ; w; D1 m: t: R7 b4 y5 i1 QB、由于P—N结不可能极端完美,元件的注人效率不会达到100%,也即是说,在LED工作时除P区向N区注入电荷(空穴)外,N区也会向P区注人电荷 (电子),一般情况下,后一类的电荷注人不会产生光电效应,而以发热的形式消耗掉了。即使有用的那部分注入电荷,也不会全部变成光,有一部分与结区的杂质或缺陷相结合,最终也会变成热。/ ~6 \, t: O0 p$ A, D; P

    , F# |% p" S) Z  f" }% C- zC、实践证明,出光效率的限制是导致LED结温升高的主要原因。目前,先进的材料生长与元件制造工艺已能使LED极大多数输入电能转换成光辐射能,然而由于LED芯片材料与周围介质相比,具有大得多的折射系数,致使芯片内部产生的极大部分光子(>90%)无法顺利地溢出介面,而在芯片与介质介面产生全反射,返回芯片内部并通过多次内部反射最终被芯片材料或衬底吸收,并以晶格振动的形式变成热,促使结温升高。  D% b" W7 q0 c, J' H$ R
    / r5 j/ L, j$ J( D( m! H
    D、显然,LED元件的热散失能力是决定结温高低的又一个关键条件。散热能力强时,结温下降,反之,散热能力差时结温将上升。由于环氧胶是低热导材料,因此P—N结处产生的热量很难通过透明环氧向上散发到环境中去,大部分热量通过衬底、银浆、管壳、环氧粘接层, PCB与热沉向下发散。显然,相关材料的导热能力将直接影响元件的热散失效率。一个普通型的LED,从P—N结区到环境温度的总热阻在300到 600℃/w之间,对于一个具有良好结构的功率型LED元件,其总热阻约为15到30℃ /W。巨大的热阻差异表明普通型LED元件只能在很小的输入功率条件下,才能正常地工作,而功率型元件的耗散功率可大到瓦级甚至更高。1 E9 s' L$ g3 _  x- X1 d! P

    " V0 s0 n6 a$ D( R3、降低LED结温的途径有哪些?$ y2 f, X) a- m1 Z6 j7 F! `4 b

    & N) _' A) u. X& hA、减少LED本身的热阻;, L# _7 L9 f/ G" |. M
    9 @; i, |( }7 r) a& O! S
    B、良好的二次散热机构;7 h/ u# \0 J% r3 ]2 E) U
    ! g0 B7 S0 l4 S/ c
    C、减少LED与二次散热机构安装介面之间的热阻;
    . }8 ]6 l. j/ S1 P4 R! r. |# l$ c& Y6 y2 C9 o) x6 y3 D. ^" @
    D、控制额定输入功率;
    8 ~7 u6 }5 M5 J3 U# N7 F7 L" ^/ a0 W+ _' J5 [
    E、降低环境温度. X8 W+ @4 Z% v3 C( ~$ L3 S2 S; F

    & I2 U7 I% \% `9 F3 g* h1 oLED的输入功率是元件热效应的唯一来源,能量的一部分变成了辐射光能,其余部分最终均变成了热,从而抬升了元件的温度。显然,减小LED温升效应的主要方法,一是设法提高元件的电光转换效率(又称外量子效率),使尽可能多的输入功率转变成光能,另一个重要的途径是设法提高元件的热散失能力,使结温产生的热,通过各种途径散发到周围环境中去。
    # E' j# y0 d' e5 W& B, {

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    发表于 2019-1-17 17:04 | 只看该作者
    看看都有哪些措施
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