LED灯原理

LED灯是一种固态光源，其核心是发光二级管（LED），LED 在正向电压下，电子从电源获得能量，在电场的驱动下，克服PN 结的电场，由N 区跃迁到P 区，这些电子与P 区的空穴发生复合。由于漂移到P 区的自由电子具有高于P 区价电子的能量，复合时电子回到低能量态，多余的能量以光子的形式放出，发出光子的波长与能量差相关。普通的二极体，在发生电子－空穴对的复合是，由于能级差的因素，释放的光子光谱不在可见光范围内。

LED灯在工作期间会产生热量，其多少取决于整体的发光效率。在电能量的作用下电子和空穴的辐射复合发生电致发光，在P-N结附近辐射出来的光子还需经过芯片本身的半导体介质和封装介质才能抵达外界。合并计算电流注入效率、辐射发光量子效率、芯片外部光取出效率等，zui终大约只有30-40％的输入电能转化为光能，其餘60-70％的能量主要以非辐射复合发生的点阵振动的形式转化热能。而芯片温度的升高，则会增强非辐射复合，进一步消弱发光效率，因此成都LED灯的热量控制成为99led.net技术的焦点。

LED灯需要解决如下几个环节的散热问题：

一、芯片结到外延层

二、外延层到封装基板

三、封装基板到外部冷却装置

这三个环节构成LED灯热传导的通道，热传导通道上任何环节出现问题都会引起LED结温过高，而导致发生成都LED灯光衰现象，直到产品提早报废。

LED结点到周围环境的热传导方式可分为三种：

1、传导。热量通过相邻原子直接传递出去，因此应采用低界面热阻的材料。

2、对流。热量通过流动的物体如空气和水扩散传递到散热器，再从散热器扩散到周围环境中去。

3、辐射。热量依靠电磁波经过液体、气体和真空传递，故需要高辐射材料。

为了取得更好的导热效果，三个环节上都需要采取相应的措施。

LED灯的热量产生原因与对策2

热量管理是解决LED灯光衰导致寿命缩短的关键问题，从远期看，当发光效率提高到一个很高的水平时，热量管理将不成为问题，到那是LED灯驱动电源以及智能控制将成为主要问题。

散热首先应从封装层级着手；目前的作法是将LED芯片以焊料或导热膏附着着在一导热片上，经由导热片降低封装模块的热阻抗，如何提高传热效率降低热阻，将是LED封装在相当长一段时间内的焦点问题，这也给了包括中小企业在内的LED封装企业脱颖而出的机会。

LED灯通常会将多个LED芯片组装在一电路基板上，电路基板一方面是LED芯片物理承载结构，另一方面，随着LED输出功率越来越高，基板还必须将LED芯片产生的热传递出去，在材料选择上，必须兼顾结构强度及散热两方面的需求。

过去由于LED灯功率小散热问题不严重，只要运用一般电子产品常用的铜箔印刷电路板即可，但随着LED灯从指示到景观再到现在的照明，功率已经非常大了，散热要求很高，因此99led.net需再将印刷电路板贴附在一金属板上，即所谓的Metal Core PCB，以提高其传热效果。

还有一种做法直接在铝基板表面直接作绝缘层，再在绝缘层表面作电路层，如此LED模块即可直接将导线接合在电路层上。有时为避免因绝缘层的导热性不佳而增加热阻抗，会采取穿孔方式，以便让LED模块底端的导热片直接接触到金属基板，即芯片直接黏着。

因应芯片直接粘着基板的发展，基板材料的选用除考虑散热性外，99led.net还必须考虑与芯片的热膨胀系数相匹配问题，以避免热应力引起的热形变导致损坏，因此目前国内外都在发展陶瓷基板及金属复合基板等。这些新开发的基板材料不但具有良好的散热性，同时热膨胀系数（介于4~8ppm／K）与LED芯片均相匹配，*的缺点是价格较贵,相信随着需求量的增加，成本以及价格会有所降低。

LED灯的热量产生原因与对策3

怎么降低热阻抗呢，LED厂家想尽办法，一种主流方法是将LED芯片设在铜与陶瓷材料制成的散热器（heat sink）表面，接着再用焊接方式将印刷电路板上散热层用导线连接到散热器，再用风扇强制空气冷却散热器，根据德国OSRAM实验结果证实，上述结构的LED芯片到焊接点的热阻抗可以降低9K/W，大约是传统LED灯的1/6左右，封装后的LED施加2W的电力时，LED芯片的接合温度比焊接点高18K，即使印刷电路板温度上升到50摄氏度，接合温度顶多只有70摄氏度左右，说明降低LED芯片到焊接点的热阻抗，可以有效降低LED芯片结温，从而延长LED灯寿命。

大屏幕LED电视是当前LED灯的zui大市场，比如46英寸的LED背光源输入功率大致是200多W，以其中的70-80%转成热来计算，所需的散热量约在160W左右，如何将这些热量带走成为99led.net技术关键。如用水冷方式进行冷存在高单价的问题，如有用热管配合散热片及风扇来进行冷却，但风扇噪音是个问题，而且风扇进灰尘后导致转速下降从而引起温度上升，zui终导致LED灯珠光衰，这将给厂家声誉带来致命一击。因此，如何解决无风扇的散热问题是决定未来LED灯厂家能胜出的关键，在这一领域，电场自动风冷技术zui有潜力。

由于白光LED的发光频谱含有波长低于450nm短波长光线，传统环氧树脂封装材料易被短波长光线破坏，高功率白光LED强光的照射下封装材料很快变性，早期LED路灯实际安装结果显示连续点灯不到一万小时，高功率白光LED的亮度已经降低一半以上，使得LED灯长寿命的宣传成为用户心中的“骗局”，让LED产业与LED厂家蒙冤，因此采用可靠的封装材料成为新一代成都LED灯的必然选择。