led散热原理与技术简介

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1、LED散热原理与技术简介推动绿色照明，点亮和谐世界LED散热原理与技术简介LED热学特性及散热分析产生热量的原因1图(a)电子与空穴结合产生辐射复合，辐射光子能量为hv≈Eg。图(b)在非辐射复合中，电子与空穴结合后转化为晶格振动（以热量的形式表现）在目前的技术条件下，不同波长的LED芯片中，非辐射复合百分比从1％（红橙色）～97％（深紫色）不等，因此芯片内量子效率为99％（红橙色）～3％（深紫色）LED散热原理与技术简介产生热量的原因2芯片PN结处发出的光子在通过芯片表面的时候，由于芯片的折射率远大于

2、空气和封装用的硅胶，存在全反射的现象，导致到达表面的光子被反射回芯片内部，最终转换成了热量。外量子效率的定义为：ηex＝芯片发射出的光子数量/PN结产生的光子数量。通常外量子效率从3％～30％不等（2008年）制作白光单元的时候，由于荧光粉存在激发效率，也存在部分激发能量转换为热量。不合理的光学设计也会导致产品出光效率低下，为出射的光能转化为热能。因此综合上述原因，目前高亮度的LED产品仅有20％左右的电能最终转换为光能。LED散热原理与技术简介芯片的物理特性芯片尺寸目前市场上技术比较成熟的功率型LED芯片

3、尺寸都在40mil(1mil＝1/25.4in)，约1×1mm2左右，其功率密度高达1×w/m*2。芯片主要材料蓝绿光PN结:GaN/GaNIn，掺杂有In，Al等衬底：蓝宝石/碳化硅/铜合金等LED散热原理与技术简介传统的照明器件不同，白光LED的发光光谱中不包括红外部分，所以器件产生的热量不能依靠辐射释放出去，所产生的热量转化为使芯片本身温度升高的升高的能量。单色LED光谱分布白炽灯光谱分布LED散热原理与技术简介散热的重要性1.温度对LED的影响荧光粉光谱分布光输出LED散热原理与技术简介1.1温度对

4、黄色荧光粉激发效率的影响LED散热原理与技术简介1.2光谱分布对色温和色坐标影响LED散热原理与技术简介测量结果LED散热原理与技术简介1.3LED光输出与结温的关系Cree公司的XLamp－7090XRELED散热原理与技术简介不同厂家LED测量结果LED散热原理与技术简介对于单个LED而言，如果热量集中在尺寸很小的芯片内而不能有效散出，则会导致芯片温度升高，引起热应力的非均匀分布、芯片的失效率也会上升。研究表明：当温度超过一定值，器件的失效率将呈指数规律攀升，元件温度每上升2oC，可靠性下降10％。影响

5、器件可靠性LED散热原理与技术简介散热技术研究热量传递基本方式——传导、对流、辐射散热的基本方式——主动散热——被动散热LED散热原理与技术简介凡是有温度差的地方，就有热量自发地从高温物体传向低温物体，或者从物体的高温部分传向低温部分。热量传递是自然界和生产技术中一种非常普遍的现象。热量传递的基本方式三种热传递的基本方式导热对流辐射LED散热原理与技术简介导热:物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递称为导热（或者热传导）。基本公式为“Q=×A×ΔT”。其中

6、：Q：单位时间内通过某一给定面积的热量，简称热流量。单位：W；：材料的热传导系数，单位：W/(mK)A代表传热的面积(或是两物体的接触面积)，单位：ΔT代表两端的温度差，单位：℃；因此，从公式我们就可以发现，热量传递的大小与热传导系数、热传热面积成正比，同距离成反比。LED散热原理与技术简介几种常见金属材料的热传导系数（20℃）LED散热原理与技术简介对流:对流指的是流体(气体或液体)与固体表面接触，造成流体从固体表面将热带走的热传递方式。热对流的公式为“Q=H×A×ΔT”。公式：Q依旧代表热量，也就是热对

7、流所带走的热量；H为对流换热系数值，A则代表对流的有效面积；ΔT代表固体表面与区域流体之间的温度差。因此热对流传递中，热量传递的数量同热对流系数、有效接触面积和温度差成正比关系；在传递热量恒定的情况下，ΔT越小，H×A需要越大。LED散热原理与技术简介对流分为自然对流与强制对流：1、自然对流：由于流体冷热各部分的密度不同而引起，驱动力是温度差导致的密度差；2、强制对流：流动是受外在的强制驱动（如风扇带动的空气流动）或者其他压差所引起的。LED散热原理与技术简介辐射:不需要接触，就能够发生热交换的传递方式，也

8、就是说，热辐射其实就是以波的形式达到热交换的目的。特点：1、热辐射是通过波来进行传递的，那么势必就会有波长、有频率。2、不通过介质传递就需要的物体的热吸收率来决定传递的效率了，这里就存在一个热辐射系数，其值介于0～1之间，是属于物体的表面特性，热辐射的热传导公式：Q=E×S××(Ta4－Tb4)”。公式中：Q代表热辐射所交换的能力，E是物体表面的发射率。S是物体的表面积，是斯忒藩－玻尔兹曼常量，即黑体辐射常数。T