办公照明灯具质量与LED散热有什么关系?LED灯具的传热方式有哪些?LED发热的原因是什么?
传热的三种基本方式:“传导、对流、辐射”
传导:当介质存在温差时,无论介质是固体还是液体,内部都会发生传热。
对流:当表面和流体运动处于不同温度时发生的热交换。
辐射:热传递以电磁波的形式发生,不通过两个温度不同的物体表面之间的任何介质。
LED发热的原因:
不同的芯片有不同的特性,但半导体光源的发光原理是一样的。LED光源通过将电能转换为光能来发光。但是电能不能完全转化为光能,一部分电能会转化为热能,导致光源在工作时产生热量。电光转换效率一般为20-30%,其余70-80%转化为热能。LED结温有两个重要的热源:
1、内量子效率不高,即电子和空穴复合时,不能100%产生光子。
2、内部的光子不能全部发射到芯片外部,而是转化为热能。
温度VS寿命
由于LED的发热,办公照明LED灯具必须要有散热片,散热问题成为评价灯具质量的客观参数。LED的光衰、使用寿命和结温是密不可分的。如果散热不好,结温会高,光衰会更快,使用寿命会更短。根据阿伦尼乌斯定律,半导体器件每下降10℃,寿命将延长2倍,温度是影响灯具寿命的主要原因:
散热影响光源的应用,所以散热是一个必须考虑的关键问题。LED灯具的散热方式和散热元件的结构如图3所示,通过各层的热传导和散热器的热对流,将光源产生的热量逐渐传递到空气中,从而实现散热的目的。
如何减少接触热阻,注意以下几点:
热阻小的散热材料具有更好的导热性。为了更好地导热,必须优化每一层的散热。LED芯片到PCB,确保LED和PCB之间可靠焊接;锡膏是否完全熔化;LED底板与PCB之间是否有缝隙。从 PCB 到散热器,PCB 和散热器之间需要有热界面材料。界面导热材料的导热系数越高,导热效果越好;保证PCB与散热片之间键合平面的平整度;界面导热材料必须承受一定的压力。
合格的散热元件热量分布均匀或对称,不易造成光源内部温度不一致,防止光分布不均匀。因此,大部分灯具的光源都位于灯具的中心。散热片散热片和散热翅片的厚度对散热效率有很大影响。对于合格的灯具,散热片散热片的厚度不宜过厚或过薄,散热鳍片的距离和厚度不宜过大或过薄。小,这是评估一个散热工程师的业务水平。
对流换热的换热量根据如下的对流的公式可以看出:
我们需要设计h和A的最优值,才能得到最优的结果。热量Φ恒定,散热面积大,温差小,能达到较好的效果;同理:对流换热系数h值大,温差小,能达到较好的效果;但在实际应用中,在结构确定的情况下,传热面积和对流传热系数相互制约,A的增大会导致h的减小。也就是说,面积越大越好。当面积增加到一定程度时,增加面积会带来不好的结果。