LED的散熱--溫度補償原理說明

與其它的燈源相比，大功率LED會產生嚴重的散熱問題，這主要是因為LED不通過紅外輻射進行散熱。一般而言，用於驅動LED的功耗有75％～85％最終 轉換為熱能，過多的熱量會減少LED的光輸出和產生偏色,加速LED老化。因此，熱管理是LED系統設計最重要的一個方面。LED系統生產商通過尋求優化的散熱器、高效印製電 路板、高熱導率外殼等來應對這一挑戰。但是，工程師們需要改變他們的理念，熱管理並不是機械設計師的專利，電子工程師同樣可以進行熱管理設計。實踐證明， 通過電路實現溫度補償功能進行熱管理是一個既經濟又可靠的方法。
　
溫度補償原理
一般而言，大功率LED的產品規格書中都會標明不同環境溫度（或LED焊點的溫度）下的最高容許輸出電流（如圖1）的曲線圖。當週圍溫度低於安全溫度點，輸出最高容許電流保持不變；當高於安全溫度點，輸出最高容許電流隨周圍溫度升高而降低，即所謂的降額曲 線。為確保LED的性能壽命不受影響，必須保證LED工作在降額曲線與橫、縱坐標軸所包絡的安全區內。


圖 1 LED降額曲線

但是，目前大多數 LED燈具生產商都將LED的驅動電流設計為不隨溫度變化的恆流源，因此，當LED周圍溫度高於安全溫度點時，工作電流就不在安全區內，這將導致LED的壽命遠低於規格書的數值甚至直接損壞。而LED周圍溫度過高是由LED自身發熱導致，目前有兩個辦法可以解決這個問題。

一 種辦法是使用導熱性更好的散熱裝置，減小LED芯片至環境的熱阻，控制LED內部溫度不至比環境溫度高太多，但這需要較高的成本。此外，難以避免的問題是，當散熱裝置使用一段時間後在燈體外殼的散熱片上沉積灰塵，以及鋁合金基敷銅板上連接銅層和鋁基板的介質層老化脫膠都將導致熱阻較大幅度地上升，導致整 體散熱性能下降。另一種辦法是使LED工作在安全區邊際，這樣既滿足在安全溫度點內輸出電流、輸出功率工作在額定狀態且恆定，而且在高於安全溫度點輸出電 流按比例下降進行負補償，保證LED使用壽命，這就是溫度補償的含義。