大功率LED工作温度控制的一些技术点

2.1.具有类似于一般PN结半导体器件的特性：

(1)正向电流和正向电压均为负温度系数，随温度上升而减少;

(2)正向电压必须超过某一阈值才会产生电流;

(3)反向时，没有电流不会工作。

2.2.有很多方面制约着它的工作温度，具体如下：

(1)LED的亮度与正向电流呈现一定的曲线关系，当结温超过某一值后，亮度随正向电流的减小而减弱;

(2)必须把结温限制在额定值95℃～125℃以下;

(3)如表面含有塑料透镜，将会受到透镜材料熔点温度的限制。

3、关于LED结温的介绍[/J]

3.1 LED结温产生的原因

LED发热很大一部分原因是因为所加入的电能并没有全部以光能的形式转化，其中有一部分被转成了热能。目前市面上的LED的光效约为100 lm/W，其电光转换效率还很低，大约只有20~30%左右。也就是说大约有70%的电能以热能的形式被浪费掉。

总的来讲，有两个因素导致了LED结温的产生。具体如下：

(1)内部量子效率。

空穴和电子复合时，并不能全部都产生光子，这种通常叫做“电流泄漏”，是使PN区载流子复合率降低的原因。泄漏的电压与电流的乘积就是这部分的耗散功率，也就是转化为热能，但这部分并不是主要的成分，因为就目前的技术已经能使LED的内部光子效率接近90%。

(2)大约只有30%的外部量子效率。

最主要的一个原因是由于载流子复合所产生的光子无法被全部发射到芯片外部而是转化为热量。虽然白炽灯只有15lm/W左右的光效，但是藉由最终它把电能以光能的形式辐射出去，尽管大部分的辐射能是红外线而导致光效很低，但这却免除了散热的问题。LED的散热问题逐渐成为人们关注的重点，这是因为LED的寿命或光衰直接与它的结温有关，假如散热问题处理不好会直接导致结温容易过高，寿命缩短。

3.2使LED结温降低的方法

①、控制额定输入功率;②、设计良好的二次散热结构;③、把二次散热结构与LED安装介面之间的热阻减少到最低;④、降低周围环境温度;⑤、减少LED自身的热阻。

4.LED半导体照明光源散热方式[/J]

一般说来，按照带走热量的方式散热器可以被分为被动散热和主动散热。所谓的被动散热，是指热源LED光源产生的热量通过散热片自然的被散发到空气中，其散热效果和散热片大小成正比，但是这种散热效果比较不理想，最常用在条件要求比较低的设备中，或者用于低功率、发热量小的器件散热，绝大多数采取主动散热，主动散热就是通过一些设备主动地将热量从散热片上带走，这些设备有风扇等等。较高的散热效率是主动散热的主要特点并且它本身有比较小的体积。

另也有一种方式，是采行“垂直”电极的方式去制作LED元件，由于LED元件上下两端都设有金属电极，此可在散热的问题上得到更大的助益。例如，采用GaN基板作为材料，由于GaN基板即为导电材质，因此电极可以直接做在基板下方进行连接，即可得到快速散逸磊晶温度的效益，但这种作法因为材料成本较高，也会比传统蓝宝石基板作法的成本贵上许多，会增加元件的制作成本。

参考文献[/J]：

[1]罗静华.大功率LED智能化照明控制系统设计[J].单片机与嵌入式系统应用，2010，1：51-56.

[2]贾文超，沈健林.大功率LED驱动电源设计[J].科技创新与生产力，2010，10，(201)：96-100.

[3]余彬海，王垚浩等，结温与热阻制约大功率LED发展[J].发光学报，2005，26(6)：760-766.