LED散热技术：影响寿命与效率的关键

"LED芯片和灯具的散热研究" LED芯片的散热问题在当前的照明行业中扮演着至关重要的角色，因为LED的使用寿命和光衰程度直接与芯片的结温相关。结温的高低直接影响LED的寿命和发光效率。根据阿雷纽斯法则，每降低10℃的结温，LED的寿命可以延长约2倍。Cree公司的数据显示，如果能将结温控制在65°C，LED的光衰至70%的寿命可达到惊人的10万小时。然而，实际应用中的LED灯具散热效果往往远未达到理想状态，导致灯具寿命成为性能的关键问题。 LED芯片发热主要是因为电能并未全部转化为光能，大部分能量以热的形式损耗。其中，内部量子效率不高是原因之一，即电子和空穴复合时并非所有能量都能转化为光子，部分能量以“电流泄漏”的形式损失，转化为热能。但这一部分不是主要的热源，因为当前的内部光子效率已接近90%。更重要的原因是内部产生的光子无法全部逸出芯片，这部分被称为外部量子效率，目前只有约30%，大部分光子转化为热能。 LED灯具设计中解决散热问题至关重要，因为高结温不仅影响长期寿命，还会立即降低发光效率。例如，当结温从25℃升至60℃，发光量减少10%；升至100℃时，减少至80%；140℃时则降至70%。此外，过高的温度还会导致光谱偏移，色温升高，正向电流增大（在恒压供电条件下），反向电流增加，热应力增大，以及荧光粉环氧树脂的老化加速。因此，有效的散热设计对于确保LED灯具的性能和寿命至关重要。 为了改善LED的散热，可能的解决方案包括使用高效的散热材料，如铝或铜基板，优化热路径设计，采用热管或散热片，以及利用热管理技术，如热仿真软件（如LabVIEW可以用于此目的）来模拟和优化散热结构。此外，封装技术的进步，如使用低热阻的封装材料和改进的荧光粉混合物，也有助于减少热能的积累。 LED芯片和灯具的散热研究是当前LED技术发展的重要领域，通过提高散热效率，我们可以实现更长寿命、更高效率的LED照明产品。设计者必须充分考虑并解决散热问题，以充分发挥LED的潜力，并推动照明技术的持续进步。