大功率LED工作温度控制的一些技术点

摘要

大功率LED照明设备应用越来越广泛，大功率LED的发光亮度实际上与它的电流成正比，而大功率LED的正向电流也会随着温度的改变而改变。本文简介了LED结温原因和LED半导体照明光源散热方式。

关键字：LED照明设备;结温;散热

前言

在近几十年的发展时间里，LED发光效率越来越高、成本则越来越少，颜色也变的越来越丰富。这使得大功率LED作为一种高效、节能、环保、安全的清洁光源在不久的将来大有取代其他照明光源趋势。然而，大功率LED灯的散热问题仍然是其在照明领域应用的一大发展瓶颈，是制约其成新一代照明光源的一个重要原因。

有研究数据表明，假设LED芯片结温为25℃时的发光为100%，那么结温上升至60℃时，其发光量就只有90%;当结温达到100℃时就会下降到80%;140℃就只有70%。可见改善散热控制结温对于提高其发光效率十分重要。大功率LED灯的散热问题若解决不好，必将使LED灯工作温度上升，结温升高，从而导致LED色度点偏移，显色指数下降，色温增加，发光效率下降，使用寿命缩短。

大功率LED的发光亮度实际上与它的电流成正比，如果控制住了大功率LED的输出光通量就等于控制住了它的发光亮度。而大功率LED的正向电流也会随着温度的改变而改变，当环境的温度超过一定值(我们称为安全温度)通过LED的正向电流会骤然减小，而在此时如果电流继续加大，则会造成LED寿命减少。

所以此时，必须做出相应的措施，在球泡灯输入电流与周围温度等因数改变的时候能及时的对大功率LED正向电流做出控制。采用温度补偿的技术，根据环境温度动态调节输出电流，实时监视LED的温度，使得在高温条件下的大功率LED自动减小其电流，藉由此来使大功率LED灯具更具有安全性。

1.大功率LED照明产品现状

“芯片-铝基板-散热器三层结构模式”均被目前市场上大部分大功率LED照明灯具所采用，即先在铝基板封装芯片以形成LED光源模块，然后再在散热器上安装光源模块，这样就可以制造成大功率LED照明灯具。目前仍沿用LED早期用于显示灯和指示灯的方式作为大功率LED的热管理系统，这种热管理模式仅限于小功率LED使用。采用三层结构模式的方式制备出来的大功率LED照明，在系统构造方面仍存在许多不合理的地方，例如结构之间有很高的结温、比较低的散热效率、更多的接触热阻，以致使芯片所释放出来的热量不能有效地散出与导出，致使LED照明灯具光衰大、光效低、寿命短，不能满足照明需求。

由于受结构、成本和功耗等诸多因素的限制，大功率LED照明难以采用主动散热机制，而只能采用被动式散热机制，但被动式散热具有较大的局限性;而且目前LED的能量转换效率仍不高，约有70%的输入电能转换为热，即使光效再提高1倍也还有40%的能量转化为热，也就是说，很难提高到不用考虑散热的程度。

2.LED照明光源的特性

与传统日光灯、白炽灯和卤素灯不一样，LED半导体照明光源是采用半导体材料制成的，由PN结构成，电子-空穴对通过复合产生可见光，PN结正向导通，反向截止，其中N区对应负极，P区对应正极。LED半导体光源具有发光效率高，响应时间短，体积小，节能等优点。此外，它还具有传统照明光源所没有的特性：