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高亮度LED之“封装热导”原理技术探析 -散热风扇影响之二



高亮度LED之“封装热导”原理技术探析 -散热风扇影响之二

散热问题不解决有哪里些副作用?一定要选好散热风扇厂家,买最好的散热风扇

举例而言,当LED的p-n接面温度(Junction Temperature)为25℃(典型工作温度)时亮度为100,而温度升高至75℃时亮度就减至80,到125℃剩60,到175℃时只剩40。很明显的,散热风扇接面温度与发光亮度是呈反比线性的关系,温度愈升高,LED亮度就愈转暗。

温度对亮度的影响是线性,但对寿命的影响就呈指数性,同样以接面温度为准,若一直保持在50℃以下使用则LED有近20,000小时的寿命,75℃则只剩10,000小时,100℃剩5,000小时,125℃剩2,000小时,150℃剩1,000小时。温度光从50℃变成2倍的100℃,使用寿命就从20,000小时缩成1/4倍的5,000小时,伤害极大。

关于LED的散热我们同样从最核心处逐层向外讨论,散热风扇一起头也是在p-n接面部分,解决方案一样是将电能尽可能转化成光能,而少转化成热能,也就是光能提升,热能就降低,以此来降低发热。

如果更进一步讨论,电光转换效率即是内部量子化效率(Internal Quantum Efficiency;IQE),今日一般而言都已有70%90%的水平,真正的症结在于外部量子化效率(External Quantum Efficiency;EQE)的低落。

以Lumileds Lighting公司的Luxeon系列LED为例,Tj接面温度为25℃,顺向驱动电流为350mA,如此以InGaN而言,随著波长(光色)的不同,其效率约在5%27%之间,波长愈高效率愈低(草绿色仅5%,蓝色则可至27%),而AlInGaP方面也是随波长而有变化,但却是波长愈高效率愈高,效率大体从8%40%(淡黄色为低,橘红最高)。

备注:从Lumileds公司Luxeon系列LED的横切面可以得知,矽封胶固定住LED裸晶与裸晶上的萤光质(若有用上萤光质的话),然后封胶之上才有透镜,而裸晶下方用焊接(或导热膏)与矽子镶嵌芯片(Silicon Sub-mount Chip)连接,散热风扇此芯片也可强化ESD静电防护性,往下再连接散热块,部分LED也直接裸晶底部与散热块相连。

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