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LED照明产品的散热技术分析(详解)

2010-11-29 15:00
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        LED 照明应用趋势及散热问题由于固态光源(Solid State Lighting)技术不断进步,使近年来LED 的发光效率提升,逐渐能取代传统光源,目前发光效率已追过白炽灯及卤素灯而持续向上成长,如图1所示。而一些公司更已开发出效率突破100lm/W 的LED 元件,这也使得LED 的照明应用越来越广,不但已开始应用于室内及户外照明、手机背光模组及汽车方向灯等,更看好在高瓦数的投射灯及路灯等强光照明、大尺寸背光模组以及汽车头灯等的应用。由于拥有省电、环保及寿命长等优点,更使未来以LED 光源为主流的趋势越趋明显。

LED 发光效率趋势比较

图1    LED 发光效率趋势比较

        为了让LED 发更亮的光而需要输入更高的功率,然而目前高功率LED 的光电转换效率(Wall-Plug-Efficiency; WPE)值仍然有限,一般仅有约15~25% 的输入功率成为光,其馀则会转换成热能。由于LED晶片面积很小(~1mm2),因此使高功率LED单位面积的发热量(发热密度)非常高,甚至较一般的 IC 元件更为严重,也使得LED 晶片的接面温度(Junction Temperature)大为提升,容易造成过热问题。过高的晶片接面温度会使LED 的发光亮度降低,其中以红光的衰减最为明显。也会造成LED 的波长偏移而影响演色性,更会造成LED 可靠度的大幅降低,如图2所示,因此散热技术已成为目前LED 技术发展的瓶颈。

元件寿命和晶片温度的关系

图2    元件寿命和晶片温度的关系

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