LED 道路照明灯具散热系统分析-200902(中国照明电器)

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1、中国照明电器6CHINAUGHT＆UGHⅡNG2009年第2期LED道路照明灯具散热系统分析张万路江磊江程陈郁阳刘木清(复旦大学电光源研究所，上海200433)摘要随着LED生产工艺技术的进步，散热问题成为阻碍LED道路照明灯具发展的瓶颈。本文首先阐述了温度上升对LED性能的影响，并结合路灯灯具特点，提出了一种灯具热学分析等效模型。然后针对目前道路照明灯具主要采用的主动式和被动式散热方式，分别选取若干样品进行测试，最后通过对测试结果的系统分析，并结合灯具的热学模型，研究影响灯具散热效率的主要因素，并为改善当前LED道路照明灯具的散热设计提出了指导性意见。关键词LED光源道路照明灯具热学模型结

2、温ThermalManagementAnalysisofLEDLuminaireforRoadLightingZhangWanluJiangLeiJiangChengChenYuyangLiuMuqing(InstituteforElectricLightingSourcesatFudanUniversity，Shanghai200433)Abstract：WiththeprogressofLEDtechnology，heatdissipatingbecomesthekeybarrierwhichrestrictdevelopmentofLEDluminaireforroadlighting

3、．ThispaperfirstintroducestheinfluenceoftemperatureriseontheperformanceofwhiteLED．OnthebaseofanalyzingthestructureofLEDroadlightandheattransferingtheory，webuildathermalmodelofLEDroadlight．Accordingtotwopopularheatmanagingmodes，wechooseseveralsamplesseparatelytotesttheirsteadyjunctiontemperature．Byan

4、alyzingtheresultandcombiningthethermalmodel，weresearchonthemainfactorsafectingheatdissipatingeficiencyofluminaireandbringforwardsomeguidancetotheheatsinkdesignofLEDroadlight．Keywords：LEDlight；roadlighring；thermalmodel；junctiontemperature前言1LED的结温和性能的关系在我国的总用电量中，照明用电大约占13％。目前限制LED道路照明灯具发展的瓶颈主要有而城市公共

5、照明尤其是道路照明用电在整个照明领两个：一个是成本。目前LED光源相对传统光源来域占有庞大的份额。近年来，随着国家建设节约型社说，价格还是偏高。但是随着生产工艺的进步以及国会战略的提出，作为一种高效节能的新型光源，在其内企业的广泛参与，LED成本会逐步下降。另一个瓶生产工艺以及性能不断进步的基础上，LED进人道路颈是散热。由于LED属于半导体发光器件，而半导照明领域已经成为一种必然趋势。体器件随着自身温度的变化，其特性会有明显的变张万路等：LED道路照明灯具散热系统分析7化。对于LED，结温的升高会导致器件各方面性能的100c【=的温度下，波长可以红移49nm，从而导致变化与衰减。这种变化主

6、要体现在三个方面：YAG荧光粉吸收率下降，也会导致LED输出光通量(1)减少LED的外量子效率；的减少。图1是CREE公司生产的X．Lamps系列产(2)缩短LED的寿命；品(a)与LUMILEDS公司生产的LUXEONK2系列产(3)造成LED发出光的主波长偏移，从而导致光品(b)相对光输出随结温的变化曲线，这两种产品都源的颜色发生偏移。是现在技术较成熟的大功率白光LED。从图1可以其中，器件的外量子效率是与LED光效直接相发现，当器件结温上升到65℃时，二者的光输出相对关的量，外量子效率的下降将会直接导致LED光效于室温时会下降10％左右。的降低。随着器件PN结温度的上升，白光LED芯片

7、对于单个LED而言，如果热量集中在尺寸很小的发光主波长会向长波方向移动。统计资料表明：在1＼1＼白光LED1白光LEDI＼＼《；{1l}il1丑墨峰．ll{簿黎1—’、-．～}}l—’、l．；lll}{}{{{l5525456585105125145结温(℃)结温(℃)(a)(b)图1LED相对光输出随结温的变化曲线的芯片内而不能有效散出，则会导致芯片温度升高，品结温与寿命的关系。从图中可以看到，当结温上升引