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分析:7张图片让你弄懂LED照明散热问题及可调整式热保护技术!

2015-10-26 06:45
科技那回事
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  伴随LED照明市场高速发展,LED照明应用相关产品愈趋于轻薄短小,而且功率需求却更为强大,其中,关于散热效能要求日益严苛。另外,LED电源模块的失效率亦随着灯具材料散热效能有限而提高,因此,在LED照明控制IC相关热保护感测技术,近来成为各LED灯具设计应用之热点。

  LED灯具散热问题

  一般传统的LED灯具以采用铝散热材料作为灯壳,虽有良好的散热效果,但加工复杂、成本高、材质重等缺点。LED照明灯具散热原理上,需藉由物质内部传导热能的载体导热机理。

  其中,金属导热佳主要是因为金属具有自由电子因而能快速传递热能;而塑料因无自由电子,分子振动困难,其热传导主要是材料本身晶格震动的结果,而声子为主要热能载荷者。

  相对的,塑料灯壳在设计、性能和成本方面的其他优点,如重量轻(比铝材轻20~40%)、兼具易成形、低成本,而且最为重要的特色是因塑料不导电,具备良好的电气绝缘能力,故非隔离型LED照明驱动器采用塑料外壳已是大势所趋。

  不过,一般塑料其导热效能相当差,树脂种类材料也直接影响导热好坏,一般塑料导热系数k值一般只有0.2W/(m*K),约为金属铝之1/1000。无法有效散热及影响LED灯具可靠度。

  LED灯具可靠度

  可靠度的概念,最早始于二次大战,德国在研制V-1火箭时,对于每个组件的失效率直接影响整个系统的表现研究。在LED灯具的电源模块中观念相同,其中环境温度的变因更会导致降低LED灯具的可靠度,LED与驱动电路中所使用的电解电容器于可靠度评估中影响最大。

  其中图1为高亮度白光LED的Tj温度与使用命关系图,从图中可知Tj温度愈低则使用寿命愈长,另外,图2电解电容器器温度与使用寿命关系图,电源模块中电解电容器使用寿命,也同样与环境温度成反比。

  电解电容器毁坏甚至会导致灯具无法使用,故若灯具能随着感测环境温度有效的调整自体温度也就能延长LED灯具的使用寿命。因此,如何调整温度为LED照明应用中重要之课题。

图1LEDTj温度与使用寿命关系图

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