隨著LED照明技術的發展,LED防爆燈已經走進了普通的照明市場。但是,LED防爆燈照明系統的發展在散熱問題上收到了很大的影響。例如:其一,為了增大單管的光通量,注入更大的電流密度,如下面所提,以致芯片產生更多的熱量,需要散熱。其二,封裝新結構,隨著LED光源功率的增大,需要多個功率LED芯片集合封裝在一起,如COB結構、模塊化燈具等,會產生更多的熱量,需要更有效的散熱結構及措施。
對于大功率LED防爆燈而言,散熱問題已經已經成為制約LED防爆燈發展的一個瓶頸問題。而半導體制冷技術具有體積小,無需添加制冷劑、結構簡單、無噪聲和穩定可靠等優點,隨著在半導體材料技術上的進步,和高熱點轉換材料的發現,利用半導體制冷技術來解決LED防爆燈照明系統的散熱問題,將具有很現實的意義。
一、LED熱量產生的原因及熱量對LED性能的影響:
LED 在正向電壓下,電子從電源獲得能量,在電場的驅動下,克服PN 結的電場,由N 區躍遷到P 區,這些電子與P 區的空穴發生復合。由于漂移到P 區的自由電子具有高于P 區價電子的能量,復合時電子回到低能量態,多余的能量以光子的形式放出。然而,釋放出的光子只有30%~40%轉化為光能,其余的60%~70%則以點振動的形式轉化為熱能。
由于LED是半導體發光器件,而半導體器件隨溫度的變化自身發生變化,從而其固有的特性會發生明顯的變化。對于LED結溫的升高會導致器件性能的變化和衰減。這種變化主要體現在以下三個方面:⑴減少LED的外量子效率;⑵縮短LED的壽命;⑶造成LED發出光的主波長發生偏移,從而導致光源的顏色發生偏移。大功率LED一般都用超過1W的電功率輸入,其產生的熱量很大,解決其散熱問題是當務之急。
二、為提高散熱水品所提出的幾點建議:
1.從LED芯片來說,要采取新結構、新工藝,提高LED芯片結溫的耐熱性,以及其他材料的耐熱性,使得對散熱條件要求降低。
2.降低LED器件的熱阻,采用封裝新結構、新工藝,選用導熱性、耐熱性較好的新材料,包含金屬之間粘合材料、熒光粉的混合膠等,使得熱阻≤10℃/W或更低。
3.降低升溫,盡量采用導熱性好的散熱材料,在設計上要求有較好的通風孔道,使余熱盡快散出去,要求升溫應小于30℃。