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LED发光字热的产生、传导和疏散
2013-08-20 | 阅
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 与传统光源一样,半导体发光二极管(LED)在工作期间也会产生热量,其多少取决于整体的发光效率。在外加电能量作用下,电子和空穴的辐射复合发生电致发光,在P-N结附近辐射出来的光还需经过晶片(chip)本身的半导体介质和封装介质才能抵达外界(空气)。综合电流注入效率、辐射发光量子效率、晶片外部光取出效率等,最终大概只有30-40%的输入电能转化为光能,其余60-70%的能量主要以非辐射复合发生的点阵振动的形式转化热能。而晶片温度的升高,则会增强非辐射复合,进一步消弱发光效率。
大功率LED一般都有超过1W的电输入功率,其产生的热量相当可观,解决散热问题乃当务之急。通常来说,大功率LED照明光源需要解决的散热问题涉及以下几个环节:
1. 晶片PN结到外延层 ;
2. 外延层到封装基板 ;
3. 封装基板到外部冷却装置再到空气。
这三个环节构成大功率LED光源热传导的主要通道,热传导通道上任何薄弱环节都会使热导设计毁于一旦。热的传播方式可分为三种:(1)传导——热量是通过逐个原子传递的,所以不能采用高热阻的界面材料;(2)对流——热量通过流转的介质(空气、水)扩散和对流,从散热器传递到周围环境中去,故不要限制或阻止对流;(3 )辐射——热量依靠电磁波经过液体、气体或真空传递。对大功率LED照明光源而言传导方式起最主要的作用,为了取得好的导热效果,三个导热环节应采用热导系数高的材料,并尽量提高对流散热。
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