【來源:高工LED旗下《LED好產品》雜誌2月刊 記者/朱春偉】
LED作為發光二極管誕生已經有壹百多年的歷史,應用也從早期的指示燈慢慢發展到照明領域。作為照明的LED燈具有著節能、高效、長壽等諸多優點,然而隨著LED功率的增加,LED所產生的熱量也不斷增多,如果不有效地處理好散熱問題,就會影響到燈珠的光效、壽命等多項參數。LED高溫發燙是燈具發生光衰、壽命縮短的直接原因,也是燈珠和相關電子器材不穩。
【來源:高工LED旗下《LED好產品》雜誌2月刊 記者/朱春偉】
LED作為發光二極管誕生已經有壹百多年的歷史,應用也從早期的指示燈慢慢發展到照明領域。作為照明的LED燈具有著節能、高效、長壽等諸多優點,然而隨著LED功率的增加,LED所產生的熱量也不斷增多,如果不有效地處理好散熱問題,就會影響到燈珠的光效、壽命等多項參數。
LED高溫發燙是燈具發生光衰、壽命縮短的直接原因,也是燈珠和相關電子器材不穩定的根源,成為行業發展的壹大瓶頸。而要解決好燈具的散熱問題,LED的生產成本又變相的會增加不少。
“高溫發燙引起的嚴重光衰、光效低等問題使LED照明產品的性能達不到目標值,未能實現真正的‘節能省錢’。”深圳易爾特電子科技有限公司(以下簡稱“易爾特”)總工程師高峰在接受高工LED記者采訪時表示,散熱是影響LED的關鍵,解決這些問題必須從整體上入手。
作為在中高端微控制技術和節能科技方面的創新企業,易爾特組織了有多名專家教授、特高級工程師經過兩年潛心研究,終於在LED照明行業中有了重大突破,全方位解決LED燈的高溫發燙問題,開創高光效不發燙照明新領域。
高光效
“現在行業內光效大於120LM已經算是高光效了,而我們的路燈已經做到了每瓦140LM-160LM,整燈的光效也在136LM/W。”高峰表示,影響LED光效的因素主要有散熱處理、LED燈珠制造技術和電源技術。其中散熱處理尤為重要,如何降低LED的熱阻,使內部產生的熱量盡快散發出去,是提高產品光效的關鍵。
? ? 對於靠PN結發光的LED來說,當PN結的電流密度非常大的時候,其溫度上升非常明顯。隨著溫度的上升會使PN結發光復合的幾率下降,也就是LED亮度降低。同時還會影響發光峰值波長的變化,導致藍光波長飄逸。因此,當前大功率LED的高溫發燙不解決,將影響到光效、光衰和成本等行業重要問題。
? ? ? ? ? 新壹代照明產品即LED照明將逐步取代傳統的節能燈,主要原因之壹是比節能燈更加節能。易爾特結合三項先進技術:世界先進的燈珠技術、微電子技術、電能量管理技術,開發出在行業中最為節能的LED燈。比同行包括世界品牌燈都高出20%-50%的能效。由於光效高不發燙產品不用散熱器或者少用散熱器。
? ? ? ? ?如上面的表格所顯示,燈珠的溫度只有37℃,不僅使光效提升,而且低溫不發燙也讓這款燈的壽命長達近10萬個小時。在降低燈珠熱阻,提高發光效率的同時也提高了產品的可靠性和壽命。
長壽命
? ? ? ? LED使用壽命的定義為,當LED發光效率低於原發光效率的70%時可視為其壽命的終結。並且LED發光效率會隨著使用時間及次數的增加而降低,特別是過高的結面溫度會加速LED發光效率的衰減。
? ? ? ? LED是冷光源,它將電能直接轉化為光能,但是大部分轉化為熱能,其多少取決於整體的發光效率。而影響LED發光效率的主要因素包括LED本身的光電轉換效率、電源的變換效率和光學系統的損耗等。其中LED本身的 決定因素有額定結溫時的輻射功率、熒光粉的效率、實際工作的結溫、最佳工作電流。
? ? ? ? 所以在綜合電流註入效率、輻射發光量子效率、芯片外部光取出效率等因素後,最終大概只有30-40%的輸入電能轉化為光能,其余60-70%能量主要以非輻射復合發生的點陣振動的形式轉化熱能,即廢熱。因此加大電流,提升LED功率必然會使得芯片的結溫升高。
芯片結溫的升高直接影響LED的壽命。燈珠溫度與壽命的關系大體是:燈珠溫度高於73℃壽命在1萬小時以下;燈珠溫度在63℃左右壽命則有2.5萬小時;燈珠溫度小於53℃壽命在5萬-10萬小時。
? ? ? ? “我們所有球泡的燈珠節溫均在50℃-60℃之間,而壹些200W的路燈的燈珠結溫最高也是53℃。”高峰表示,低結溫使得易爾特燈具的壽命在5萬-10萬小時內,真正做到了超長壽命。
另外針對LED燈具的短板之壹的電源驅動,易爾特也有重大技術突破。其生產的微型化數字式高效高穩定電源,完整解決產品的穩定性。同時還大大縮小電源體積,節省了燈具的空間,也更便於燈具的外形設計。
在成本控制方面易爾特壹直走在前面。“壹款50W的電源我們可以做到火柴盒大小,不但大大節省電源成本,而且更換起來也很方便。”高峰表示,采用高峰不發燙燈珠和微型化電源使我們的產品成本大大降低,壹盞路燈價格僅相當於普通路燈外殼的成本,采用塑料外殼成本只要2元/W。
新變革
? ? ? ? ?熱量管理是現階段LED產品的發光效率不高、壽命短的關鍵問題,從根本上提高發光效率以減少熱能的產生才是釜底抽薪之舉,這需要芯片制造、封裝及應用產品開發各環節的技術進步。
不束縛於傳統節能燈結構思維,進行大膽創新才是解決LED當前面臨問題的正確道路。當前LED照明行業存在著兩大主要陣營:壹個是以生產替代傳統燈具為目的的企業,這類占據絕對優勢,甚至包括壹些‘螺絲刀工程’的小作坊,使得行業魚龍混雜;另外就是著力開發LED本身特有性能的創新型企業,這類雖然少確實行業未來發展的引領者。
易爾特作為後者,從創立之初就立誌要在LED行業做出壹些改變,讓行業翻開新的壹頁。“因此我們選擇了行業最為頭痛的燈珠高溫散熱作為切入口。比如從微觀方面入手,在燈珠電場的控制、細化等做壹些優化,進而達到提升光電效率。”高峰表示,他們的高溫不發燙散熱技術已經得到像美國CREE、富士康、億光等業內知名龍頭企業的認可,已有相關合作意向。
?