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LED路燈使用一段時(shí)間后,燈具內(nèi)部溫度在使用過程中會(huì)持續(xù)升高。如果產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)散發(fā),將對路燈的使用壽命產(chǎn)生很大影響,并嚴(yán)重?fù)p壞LED路燈和路燈燈頭。
與傳統(tǒng)光源一樣,半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)在工作過程中也會(huì)產(chǎn)生熱量,這取決于整體發(fā)光效率。在外部電能的作用下,電子和空穴的輻射復(fù)合產(chǎn)生電致發(fā)光。在PN結(jié)附近輻射的光需要通過芯片本身的半導(dǎo)體介質(zhì)和封裝介質(zhì)到達(dá)外部(空氣)。根據(jù)芯片的電流注入效率、輻射發(fā)光量子效率和外部光提取效率,只有約30-40%的輸入電能轉(zhuǎn)換為光能,剩余的60-70%的能量主要以非輻射復(fù)合產(chǎn)生的晶格振動(dòng)的形式轉(zhuǎn)化為熱能。
LED燈的穩(wěn)定性和質(zhì)量與燈體本身的散熱有關(guān)。市場上高亮度LED燈具的散熱多采用自然插入式散熱器散熱,效果不理想。
帶LED光源的LED燈主要由LED、散熱結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)器、透鏡等組成,因此散熱也是LED燈的重要組成部分。如果LED不能很好地散熱,其壽命也會(huì)受到影響。熱管理是高亮度LED應(yīng)用中的主要問題。由于III族氮化物的p型摻雜受到Mg受體的溶解度和空穴的高起始能的限制,因此在p型區(qū)域特別容易產(chǎn)生熱量,并且該熱量必須通過整個(gè)結(jié)構(gòu)在散熱器上耗散;
LED器件的散熱方式主要有熱傳導(dǎo)和熱對流;襯底材料的極低熱導(dǎo)率導(dǎo)致器件的熱阻增大,導(dǎo)致嚴(yán)重的自熱效應(yīng),對器件的性能和可靠性產(chǎn)生破壞性影響。熱對高亮度LED的影響。熱集中在小芯片中,芯片溫度升高,導(dǎo)致熱應(yīng)力分布不均勻,芯片發(fā)光效率和磷光體激光效率降低;當(dāng)溫度超過一定值時(shí),設(shè)備故障率呈指數(shù)增長。
根據(jù)一項(xiàng)研究數(shù)據(jù),組件溫度每升高2℃,可靠性就會(huì)降低10%。在由多個(gè)LED串聯(lián)和并聯(lián)組成的LED照明系統(tǒng)中,散熱問題一直是業(yè)界關(guān)注的問題。解決熱管理問題已成為高亮度LED應(yīng)用的首要因素。