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LED燈具高功率散熱困難重重
日期:2024-08-20 03:21
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摘要:
LED燈具高功率散熱困難重重
隨著LED封裝技術(shù)改進,LED業(yè)者亟欲突破亮度障礙,取代高亮度的高強度放電燈源(HID)或白熾燈。
LED雖然具有冷光與相對高效率的優(yōu)勢,但與一般傳統(tǒng)光源的光熱傳導(dǎo)途徑比較之下,白熾燈的熱產(chǎn)生在光傳遞路徑上;LED光源的熱則集中在于光傳遞路徑的反側(cè),在能量守恆定律下,LED的散熱設(shè)計逐漸變?yōu)椴豢珊鲆暤膯栴}。
舉例來說,作為舞臺投射用途的燈源,無論是電燈或白熾燈,至少要達到200瓦以上,換言之,LED光源雖然僅須約60%的耗電量就能夠得到與傳統(tǒng)光源相同的亮度,但在過程中,80%的能量卻是轉(zhuǎn)換為燈具內(nèi)部的熱源,長久積聚不散的熱,將會造成以下幾點重要問題:
LED光效率降低
LED的光來自于半導(dǎo)體中,電子電洞結(jié)合過程所產(chǎn)生的光能,因此當(dāng)周圍環(huán)境溫度升高時,電子與電洞的結(jié)構(gòu)容易因為塬子本身的震動增加,而受到阻礙或是破壞,因此會造成LED光強度的降低。
絕緣的破壞
當(dāng)LED燈具因散熱設(shè)計不佳而造成環(huán)境溫度上升時,作為***后一道防線的絕緣聚合物材料,亦受到熱劣化的挑戰(zhàn)。
一般具有熱塑性的聚合物材料,并非處于完全聚合的情況,高溫與溼氣的環(huán)境會促進聚合反應(yīng)產(chǎn)生逆向反應(yīng)(也就是裂解)的進行,除會產(chǎn)生變形外,也會產(chǎn)生特性的變化,甚至?xí)a(chǎn)生氧化的問題,絕緣特性也因此受到破壞。
以上例來說,在無散熱的情況下,100瓦的熱積聚,在一小時內(nèi)就能夠?qū)⒁还乃訜嶂两?00度,因此高功率LED燈具的挑戰(zhàn),不僅在于將熱由LED光源移出,也必須要從燈具移出(圖1),否則長期使用后,不僅是照明效率會下降,燈具本身也是**堪慮。
LED燈泡須要具備散熱設(shè)計
除應(yīng)用在路燈以外,景觀、號誌、標示用照明也是LED的激烈戰(zhàn)場。
室外用LED燈具的水氣與紫外線考驗加劇
LED的可調(diào)色性是其他光源無法企及的優(yōu)勢,因此受到建筑與設(shè)計師的青睞,使用LED燈儼然成為城市先進的象徵。
可程式化的顯示方式,除作為號誌燈的讀秒外,更是戶外資訊看板的不二選擇,儘管受到城市光害的質(zhì)疑,仍幾乎無所不在的應(yīng)用于大型LED顯示屏幕,雖然所費不貲,尺寸卻是越來越大。放在室外的LED燈具,相對于室內(nèi)用燈具,散熱環(huán)境雖然相對較好,但是水氣與紫外線的影響卻是額外的考驗。
隨著LED封裝技術(shù)改進,LED業(yè)者亟欲突破亮度障礙,取代高亮度的高強度放電燈源(HID)或白熾燈。
LED雖然具有冷光與相對高效率的優(yōu)勢,但與一般傳統(tǒng)光源的光熱傳導(dǎo)途徑比較之下,白熾燈的熱產(chǎn)生在光傳遞路徑上;LED光源的熱則集中在于光傳遞路徑的反側(cè),在能量守恆定律下,LED的散熱設(shè)計逐漸變?yōu)椴豢珊鲆暤膯栴}。
舉例來說,作為舞臺投射用途的燈源,無論是電燈或白熾燈,至少要達到200瓦以上,換言之,LED光源雖然僅須約60%的耗電量就能夠得到與傳統(tǒng)光源相同的亮度,但在過程中,80%的能量卻是轉(zhuǎn)換為燈具內(nèi)部的熱源,長久積聚不散的熱,將會造成以下幾點重要問題:
LED光效率降低
LED的光來自于半導(dǎo)體中,電子電洞結(jié)合過程所產(chǎn)生的光能,因此當(dāng)周圍環(huán)境溫度升高時,電子與電洞的結(jié)構(gòu)容易因為塬子本身的震動增加,而受到阻礙或是破壞,因此會造成LED光強度的降低。
絕緣的破壞
當(dāng)LED燈具因散熱設(shè)計不佳而造成環(huán)境溫度上升時,作為***后一道防線的絕緣聚合物材料,亦受到熱劣化的挑戰(zhàn)。
一般具有熱塑性的聚合物材料,并非處于完全聚合的情況,高溫與溼氣的環(huán)境會促進聚合反應(yīng)產(chǎn)生逆向反應(yīng)(也就是裂解)的進行,除會產(chǎn)生變形外,也會產(chǎn)生特性的變化,甚至?xí)a(chǎn)生氧化的問題,絕緣特性也因此受到破壞。
以上例來說,在無散熱的情況下,100瓦的熱積聚,在一小時內(nèi)就能夠?qū)⒁还乃訜嶂两?00度,因此高功率LED燈具的挑戰(zhàn),不僅在于將熱由LED光源移出,也必須要從燈具移出(圖1),否則長期使用后,不僅是照明效率會下降,燈具本身也是**堪慮。
LED燈泡須要具備散熱設(shè)計
除應(yīng)用在路燈以外,景觀、號誌、標示用照明也是LED的激烈戰(zhàn)場。
室外用LED燈具的水氣與紫外線考驗加劇
LED的可調(diào)色性是其他光源無法企及的優(yōu)勢,因此受到建筑與設(shè)計師的青睞,使用LED燈儼然成為城市先進的象徵。
可程式化的顯示方式,除作為號誌燈的讀秒外,更是戶外資訊看板的不二選擇,儘管受到城市光害的質(zhì)疑,仍幾乎無所不在的應(yīng)用于大型LED顯示屏幕,雖然所費不貲,尺寸卻是越來越大。放在室外的LED燈具,相對于室內(nèi)用燈具,散熱環(huán)境雖然相對較好,但是水氣與紫外線的影響卻是額外的考驗。