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“三伏天”高溫難擋, LED該如何散熱?

來源:今日說LED 瀏覽次數: 日期:2017-08-04
  前幾日,全國各地出現異常的高溫現象,有女網友調侃說:“我和你媽同時落水了,你先救你媽,讓我在水裏呆一會兒!”;也有网友说:“出门五分钟,流汗两小时!”......。高温的天气让人们直呼“受不了”!
 
  持續處於高溫狀態下,人體容易出現一系列的不良反應:
 
  1.對循環系統的影響。高溫作業時,皮膚血管擴張,大量出汗使血液濃縮,造成心臟活動增加、心跳加快、血壓升高、心血管負擔增加。
 
  2.對消化系統的影響。高溫對唾液分泌有抑制作用。使胃液分泌減少,胃蠕動減慢,造成食慾不振;大量出汗和氯化物的喪失,使胃液酸度降低,易造成消化不良。此外,高溫可使小腸的運動減慢,形成其他胃腸道疾病。
 
  3.對泌尿系統的影響。高溫下,人體的大部分體液由汗腺排出,經腎臟排出的水鹽量大大減少,使尿液濃縮,腎臟負擔加重。
 
  4.對神經系統的影響。在高溫及熱輻射作用下,肌肉的工作能力、動作的準確性、協調性,大腦反應速度及注意力降低。
 
  高溫對人體會造成如此大的影響,那麼對LED光源呢?
 
  衆所周知,LED在工作狀態下所加入的電能並沒有全部轉化爲光能,而是一部分轉化成爲熱能。LED作爲第四代光源,因其節能、環保、長壽命等優點極具發展前景。但LED對溫度極爲敏感,結溫升高會影響LED的壽命、光效、光色(波長)、色溫、光形 (配光)以及正向電壓、最大注入電流、光度、色度、電氣參數以及可靠性等。
 
  首先,溫度過高會對LED造成永久性破壞。當LED溫度超過芯片的承載溫度時,LED的發光效率將會快速降低,產生明顯的光衰,並造成損傷。此外,LED多以透明環氧樹脂封裝,若結溫超過固相轉變溫度(通常爲125℃),封裝材料會向橡膠狀轉變並且熱膨脹係數驟升,從而導致LED開路和失效。
 
  其次,溫度升高會縮短LED的壽命。LED的壽命表現爲它的光衰,也就是時間長了,亮度就越來越低,直到最後熄滅。通常定義LED光通量衰減30%的時間爲其壽命。LED芯片材料內存在的缺陷在較高溫度時會快速增殖、繁衍,直至侵入發光區,形成大量的非輻射覆閤中心,嚴重降低LED的發光效率。另外,在高溫條件下,材料內的微缺陷及來自界面與電板的快擴雜質也會引入發光區,形成大量的深能級,同樣會加速LED器件的光衰。同時,高溫時透明環氧樹脂會變性、發黃,影響其透光性能,工作溫度越高這種過程將進行得越快,這是LED光衰的又一個主要原因。另外,熒光粉的光衰也是影響LED光衰的一個主要原因,因爲熒光粉在高溫下的衰減十分嚴重。
 
  散熱問題是在LED開發用作照明物體的主要障礙,所以通過各種手段來降低LED的溫度成爲當前各大廠商探討的問題。由於LED的散熱現在越來越爲人們所重視,各類散熱技術也被應用到LED照明技術中來!
 
  由於LED光源自身沒有輻射散熱功能,LED照明燈具的散熱途徑只能通過與LED燈珠板密切組合的散熱器來導出熱量。任何散熱器,除了要能快速地把熱量從發熱源傳導到散熱器的表面,最主要的還是要靠對流和輻射把熱量散發到空氣中去。導熱只解決了傳熱的途徑,而熱對流是散熱器的主要功能,散熱性能主要由散熱面積、形狀、自然對流強度的能力決定,熱輻射只是輔助的作用。
 
  散熱器,作爲LED燈具常見的散熱方式,其形態和材質也經歷着一次次改變。目前,市面上的LED散熱器主要有一下幾種:壓鑄鋁散熱器、擠壓鋁散熱器、衝壓鋁散熱器、塑包鋁散熱器以及高導熱塑料散熱器。
 
  壓鑄鋁散熱器生產成本可控,散熱翼無法做薄,很難使散熱面積最大化。擠壓鋁散熱器的散熱翼可以做得很多很薄,散熱面積得到最大的擴展,散熱翼工作時自動形成空氣對流擴散熱量,散熱效果較好,但後期加工成本較高。衝壓鋁散熱器是通過沖牀和模具對鋼鐵、鋁合金的板材衝壓、拉昇,使之成爲杯筒型的散熱器,衝壓成型的散熱器內外周邊平滑,因無翼而散熱面積有限。塑包鋁散熱器採用的導熱塑料是一種熱塑性材料,材料的流動性、密度、韌性、強度都易於注塑成型,具有很好的耐冷熱衝擊循環特性,絕緣性能優良,與全鋁散熱器相比較加工成本低,加工週期短,加工溫度低;成品不易碎;客戶自備註塑機可進行燈具差異化外形設計生產,塑包鋁散熱器絕緣性能好,容易通過安規。高導熱塑料散熱器,高導熱塑料散熱器一種全塑料的散熱器,它的導熱係數比普通塑料高几十倍,具有優異的熱傳導、熱輻射能力;可應用於各種功率燈具的新型絕緣散熱材料。
 
  近年來,隨着LED 照明應用範圍越來越廣泛,LED 照明行業快速發展,產業分工也取得了長足的進步。具有渠道優勢的LED 燈具廠商向供應商分別採購散熱組件、LED 光源、驅動電源,再組裝爲成品燈具向其下游客戶銷售。燈具廠商等客戶需求的增長推動LED 照明散熱組件行業持續發展。
 
  LED 照明應用場合及散熱技術需求不同,使LED 照明散熱組件行業呈現不同的競爭特點。
 
  小功率LED 照明產品功耗小,發熱量低,主要依賴燈具殼體散熱。從事小功率LED 照明產品燈具殼體加工的照明或五金加工企業數量衆多,生產較爲分散,具備規模化供應能力的企業數量較少。小功率LED 照明產品市場普及率的迅速提高也吸引大量家庭作坊式企業涌入小功率LED 燈具加工領域,加劇了這一行業競爭。目前小功率LED 照明散熱組件行業絕大多數企業技術水平不高、製造工藝相對落後,而且對燈具散熱設計不重視,產品品質不高,這類企業主要參與低端產品的競爭。
 
  大功率LED 照明產品品種規格豐富,主要是作爲傳統金滷燈、高壓鈉燈等照明光源的節能替代品,目前處於市場導入期。預計隨着散熱技術的進步與普及、大功率LED 照明市場的爆發,進入大功率LED 照明散熱領域的企業將增多,競爭情況將日趨激烈。

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