LED平板燈所產(chǎn)生的熱量主要有兩個(gè)來(lái)源,一個(gè)是LED光源在工作過(guò)程中PN結(jié)的溫升,另一個(gè)是LED驅(qū)動(dòng)電路中的功率器件(如功率MOSFET、功率二極管、變壓器、電感和鋁電解電容)所散發(fā)出來(lái)的熱量。如果沒有良好的散熱設(shè)計(jì)和散熱管理,會(huì)加速LED的光衰,降低LED的發(fā)光效率,縮短LED及驅(qū)動(dòng)電路中元器件的使用壽命,極大的影響LED平板燈的可靠性。一旦燈具內(nèi)部溫度超過(guò)LED及一些電子元器件的極限溫度,將造成LED和某些電子元器件永久性損壞,整個(gè)LED平板燈只有遺棄、報(bào)廢。因此,燈具的散熱是實(shí)現(xiàn)高效LED照明系統(tǒng)可靠工作的重要保障,是關(guān)系到LED燈具使用壽命的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
目前,解決LED平板燈的散熱問題有多種途徑和技術(shù)措施,可供選擇的解決方案如下所述。
1)選用散熱性能優(yōu)良的LED光源
在LED平板燈散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,首先要選擇熱阻小,散熱性能良好的LED或LED模塊。解決LED本身的散熱問題,一是要提高LED芯片的發(fā)光效率,減少不發(fā)光的非輻射復(fù)合,從根本上減少LED晶格因振動(dòng)(或振蕩)產(chǎn)生的熱量。二是要優(yōu)化LED的結(jié)構(gòu),加裝散熱裝置。
LED模組的選擇在降低溫升方面起著重要作用。選擇由導(dǎo)熱系數(shù)高且一致性好的材料封裝的LED燈珠,可提高內(nèi)部的熱擴(kuò)散性。采用高導(dǎo)熱性的金屬(一般為鋁)基板作燈芯板。使散熱片溫度分布均勻,可提高散熱效果。
2)優(yōu)化LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì),減少電氣系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量
LED照明電源都以普通電源尤其是開關(guān)電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為基本架構(gòu),但是它與其他電源不同,LED驅(qū)動(dòng)電源必須在高溫環(huán)境下長(zhǎng)期工作,因此對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的要求非常高。
優(yōu)化LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì),必須根據(jù)不同的照明應(yīng)用選擇合適的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)獲得較高的轉(zhuǎn)換效率,最大限度地減小功率損耗,減少驅(qū)動(dòng)電源系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量,采用單極變換結(jié)構(gòu)的一些LED驅(qū)動(dòng)電路,可以不用對(duì)溫度變化敏感的鋁電解電容,這不僅有助于減少LED驅(qū)動(dòng)電源的熱量,而且有利于延長(zhǎng)電源系統(tǒng)的使用壽命。
3)加裝散熱器是目前普通采用的主要散熱方式
LED平板燈的理想冷卻裝置必須具有小巧、高效、靜噪和高可靠的特點(diǎn),加裝散熱器是目前經(jīng)濟(jì)使用的主要散熱方式。大部分金屬都是熱的良好導(dǎo)體,尤其是鋁框架最適合用作LED平板燈的散熱裝置。
4)驅(qū)動(dòng)電源與LED燈體分離
LED照明電源本身產(chǎn)生的熱量會(huì)增加LED燈的溫升,電源與LED燈一體化設(shè)計(jì)會(huì)使LED燈整體受熱不均勻,容易造成LED平板燈發(fā)生疲勞和早期失效。
5)印制電路板(PCB)散熱設(shè)計(jì)
構(gòu)造良好的LED平板燈散熱胸痛,僅僅靠選擇熱阻低的LED器件是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,它必須有效降低PN結(jié)到環(huán)境的熱阻,以此盡可能降低LED的PN結(jié)溫度來(lái)提高LED平板燈的使用壽命,與傳統(tǒng)光源不同的是,PCB既是LED的供電載體,同時(shí)也是散熱載體。因此,PCB的散熱設(shè)計(jì)(包括布線、焊盤大?。┮灿葹橹匾?duì)于熱阻差距較小的LED器件來(lái)說(shuō),選用不同的PCB設(shè)計(jì)方案會(huì)極大的影響最終系統(tǒng)的熱阻,進(jìn)而影響系統(tǒng)溫度。除此以外。散熱材料的材質(zhì)、厚度、面積大小以及散熱界面的處理、焊接方式、焊接條件都是燈具廠商所要考慮的因素。
6)采用溫度控制電路啦限制LED平板燈的溫升
在LED平板燈系統(tǒng)中,可以加入一個(gè)溫度控制電路來(lái)限制溫升。當(dāng)LED平板燈溫度超過(guò)設(shè)定的門限時(shí),溫控電路動(dòng)作,使驅(qū)動(dòng)電源輸出適當(dāng)降低;當(dāng)溫度下降到一定值時(shí),驅(qū)動(dòng)電路恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。
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