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实际应用中LED热特性关键性能探讨[图文]

2011-02-25 10:19
小鱼时代
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  介绍

  必须清楚地了解LED内部从PN结到环境的热特性,从而确保得到一个安全,可靠的设计和令人满意的性能。在热流路径中可能有裸芯片或胶层等多个导热界面,并且它们的厚度和热阻很难在生产过程中进行控制。此外,在LED封装和作为散热器的照明设备外壳之间的导热界面进一步增加了设计的挑战性。必须在样机阶段尽可能早地了解LED的热阻值。

  电流,颜色和效能

  LED的光输出特性主要取决于其工作条件。前向电流增加会使LED产生更多的光。但当前向电流保持不变,光输出会随着LED的温度升高而下降。图1描述了温度,电流和光输出的关系。并且描述了一个LED相关的颜色光谱在峰值波长处的偏移。用于普通照明的单色LED,蓝色光谱的峰值会发生偏移,因此改变了LED所谓的色温。这会对LED照明空间内的感官产生影响。

  像很多其它产品一样,照明系统设计时也要权衡成本和性能。功率分配及因此产生的散热需求很大程度上是由LED的能量转换效率所决定。其定义为发出的光能和输入电功率的比值。能效值与另一个度量参数效能有密切关系,它是一个关于有用性的评价指数,可感知的光除以提供的电功率的比值。效能被用于评估不同光源的优劣。不幸的是LED的效能会随着LED结温的增加而下降。预测LED的输出光通量是照明设计的最终目标。提供有效散热的热管理解决方案可以在LED实际应用中产生更多一致颜色的光通量。

  热量从LED封装芯片开始传递,相关的数据由供应商提供。图2 中显示的是常见的导热结构。一个LED灯大约50%的结点至环境的热阻由LED封装所引起。

  传统的LED标准需要进一步地完善。相关的工业标准正在起草,但LED供应商仍然以不同方式定义它们产品的热阻和其它与温度相关的特性参数。例如,当确定LED热阻时忽略了作为条件变量的辐射光功率,那么得到的热阻值将会比实际热阻值要低。如果实际的热阻值更高,则相应的LED结温也会更高,从而造成发出的光通量不够。所以,了解真实的LED热特性参数是非常重要的。

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