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led灯珠散热的计算方法

一、热对LED的影响

1、LED是冷光源吗？

（1）LED的发光原理是电子与空穴经过复合直接发出光子，过程中不需要热量。LED可以称为冷光源。

（2）LED的发光需要电流驱动。输入LED的电能中，只有约15%有效复合转化为光，大部分（约85%）因无效复合而转化为热。

（3）LED发光过程中会产生热量，LED并非不会发热的冷光源。

2.热对LED性能和结构的影响

LED电致发光过程产生的热量和工作环境温度（Ta）的不同，引起led芯片结温Tj的变化。LED是温度敏感器件，当温度变化时，LED的性能和封装结构都会受到影响，从而影响LED的可靠性。

(1) 光通量与温度的关系

①光通量Фv与结温Tj的关系

其中：Фv（Tj1）=结温Tj1时的光通量

Фv（Tj2）=结温Tj2时的光通量

ΔTj= Tj2 -Tj1

k=温度系数

②光通量与环境温度的关系

Ta=100℃时，LED的光通量将下降至室温时的一半左右。

LED的应用必须考虑温度对光通量的影响。

(2)波长与结温Tj的关系

λd（Tj2）=λd（Tj1） kΔTj

(3)正向压降Vf结温Tj的关系

Vf（Tj2）= Vf（Tj1） kΔTj

k=ΔVf/ΔTj ：正向压降随结温变化的系数，通常取-2.0mV/℃.

(4)热对发光效率ηv的影响

*在输入功率一定时：　

*LED内部会形成自加热循环，如果不及时引导和消散LED的热量，LED的发光效率将不断降低。

(5)热对LED出光通道的影响

*加速出光通道物质的老化；

*降低通道物质的透光率；

*改变出光通道物质的折射率，影响光线的空间分布；

*严重时改变出光通道结构。

(6)热对LED电通道（欧姆接触/固晶界面）的影响

*引致封装物质的膨胀或收缩；

*封装物质的膨胀或收缩产生的形变应力，使欧姆接触/固晶界面的位移*，造成LED开路和突然失效。

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LED照明*优势

(一)节约能源：LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，其发光效率可达80―90%。笔者还将LED灯与普通白炽灯、螺旋节能灯及T5三基色荧光灯做了一番比较，结果显示：普通白炽灯的光效为12lm/w，寿命小于2000小时，螺旋节能灯的光效为60lm/w，寿命小于8000小时，T5荧光灯则为96Alm/w，寿命大约为10000小时，而直径为5毫米的白光LED为20―28lm/w，寿命可大于100000小时。有人还预测，未来的LED寿命上限将无穷大。

(二)安全环保：LED的工作电压低，多为1.4―3V;普通LED工作电流仅为10mA，超高亮度的也不过1A。LED在生产过程中不要添加“gong”，也不需要充气，不需要玻璃外壳，*冲击性好，*震性好，不易*碎，便于运输，非常环保，被称为”绿色能源”。

(三)使用寿命长：LED体积小、重量轻，外壳为环氧树脂封装，不仅可以保护内部芯片，还具有透光聚光的能力。LED使用寿命普遍在5万―10万小时之间，因为LED是半导体器件,即使是频繁的开关，也不会影响到使用寿命。当今家用照明主要使用的是白炽灯、荧光灯及节能荧光灯。

(四)响应速度快：LED的响应频率fτ与注入少数载流子的寿命τmc有关，如GaAs材料制成的LED，其τmc一般在1―10ns 范围内，则响应频率约为16―160MHz，这样高的响应频率对于显示6.5MHz的视频信号来说已经足够了，这也是实现视频 LED大屏幕的关键因素之一。

LED响应时间****i低的已达1微秒，一般的多为几个毫秒，约为普通光源响应时间的1/100。因此可用于很多高频环境，如汽车刹车灯或状态灯，可以缩短车后车辆的刹车时间，从而****安全性。

(五)发光*：白炽灯、卤钨灯的光效为12-24lm/w(流明/瓦)，荧光灯的光效为50―70lm/w，钠灯的光效为90―140lm/w，大部分的耗电变成热量损耗。而LED的光效经****后可达到50―200lm/w，且光的单色性好、光谱窄，无需过滤就可直接发出有色可见光。

(六)LED元件的体积小：更加便于各种设备的布置和设计，而且能够更好地实现夜景照明中“只见灯光不见光源”的效果。

(七)LED光线能量集中度高：集中在较小的波长窗口内，纯度高。

(八)LED发光指向性强：亮度衰减比传统光源低很多。

(九)LED低压直流电即可驱动：具有负载小、干扰弱的优点,对使用环境要求较低。

(十)可较好控制发光光谱组成：从而能够很好地用于博物馆以及展览馆中的局部或*照明。

(十一)可控制半导体发光层、半导体材料禁止带幅的大小：从而发出各种颜色的光线，且彩度更高。

(十二)显色性高：不会对人的眼睛造成伤害。