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灵活选择LED灯泡散热处理 切合实际应用需求

导读: 由于当LED灯泡的操作温度提高时,其寿命及发光效率均会下降,而产生色偏与光衰的程度则会提高,并对于LED照明会造成相当不良的影响,因此如何在LED灯泡有限的空间之中,以最有效率的方式进行散热,长期以来一直都是LED照明业者研发设计的重点。

  由于当LED灯泡的操作温度提高时,其寿命及发光效率均会下降,而产生色偏与光衰的程度则会提高,并对于LED照明会造成相当不良的影响,因此如何在LED灯泡有限的空间之中,以最有效率的方式进行散热,长期以来一直都是LED照明业者研发设计的重点。

  一般来说,LED灯泡中的二极管在发光时所产生的废热,会通过Slug、Board…等多个零组件的引导之后,再排放到周围的大气环境中,热量传送在二极管与Slug、Slug与Board之间,主要靠的是热传导型式,至于由Board传送到大气环境中,则是有热传导、热对流及热幅射3种。LED照明业者在规划产品的散热设计时,可先对此传导过程进行散热分析,借以计算出每一段环节中的热阻值大小,然后再针对表现较差的部分加以改善。这样解决散热问题的做法会比较能看出成效。

  分析热传导形式 解决LED散热问题

  以热传导效率的改善为例,我们可以透过设法增加Slug/Board的几何尺寸面积,亦或是直接选用高导热材料来制作散热元件的方式来进行,以降低该部分的热阻值。而对于二极管与Slug、Slug与Board之间因面积大小差异、温度分布不均而所衍生出的扩散热阻问题,简国祥则建议可由减少面积比、增加元件底板厚度、提高材料本身的热传导系数,以及强化热对流效果…等层面来下手。增加底板厚度是较为常见的做法。当其厚度增加时,因面积比所造成的差异效应便可缩小,热往垂直方向与向两旁水平扩散的速度会更趋于一致,从而使得其扩散热阻问题的影响变小。

  如果受限于空间的考量,底板厚度无法再增加时,业者或许也可透过增加热导管…等方式,强化底板横向的热传导系数,以缩短垂直与水平方向热传导的差异。这表示底板厚度薄时,增加其横向热传导系数的效益也就越高。虽然厚度增加会减少扩散热阻,但相对也会使一维热阻值增加。业者必须要透过实验与计算的方式,设法在此两者之间取得平衡,以找出底部最佳的厚度。但一般来说,当二极管与Slug、Slug与Board之间的面积差异越大时,最佳厚度也会有跟著增加的趋势。

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