重新审视集成封装LED的热问题

本帖最后由 online99 于 2012-9-18 18:00 编辑


一直以来对集成封装LED没什么兴趣,除了价格便宜装配简单,其他都是缺点:效率低、热量集中、多颗芯片串并热差异大导致电流不均……
时常看见别人讨论集成LED的中心温度,看到过有人测试到140多度甚至更高,这让我有点匪夷所思,实际上除了一些劣质材料做成的集成LED,见过很多好的集成封装LED在散热不错的条件下其寿命也很长,如果真的硅胶表面就能达到140度以上,按理说早就应该挂掉的。
近日一个项目不得不使用了集成封装,是50W的红光,一个偶然的现象让我发现点值得思考的问题:
加了足够的散热后点亮,这个LED角度是80度,我无意中将一张薄的面纸覆盖在LED表面,看一下直接照射和经过面纸散射后的效果,面纸放置了几分钟拿开了,此时并无异常。后来要测试温度因此将LED一直点亮,但是太刺眼影响到在旁边工作的我,因此我又顺手拿起一个稍厚一点不透光的硬纸板覆盖在LED表面,大约1分钟后闻到了一阵烧糊的味道,再过了一会竟然发现硬纸板被烧黑了一大块。同样是纸质材料,为什么面纸长时间不会被烧糊了,而硬纸板一会时间就烧糊了呢?然后重复试验了很多次,结论都相同。初步推论,这个温度是由光引起的,因为薄的面纸光透过率很高,作用在纸上的光功率很小,而硬纸板不透光,50W的LED至少产生了接近10W的光功率,考虑到反射,很多都被纸板吸收,在很小的面积内必然造成温度急剧升高。
后来做了个试验,过程没拍下来,结果用图示的方式表达了一下:

1、先是直接用热电偶测试LED上方和基板的稳态温度

2、然后用白色绝缘导热硅脂包住热电偶头部,再测试两处位置稳态温度

由此可见,铝基板的温度几乎无变化,证明了导热硅脂具有良好的导热性能,包住导热硅脂的热电偶测试LED上方的温度远远没有直接测试的高,我的理解是虽然该位置的光功率密度仍然很高,但是相比较热电偶的金属头,导热硅脂是纯白色的具有更高的反射率,因此此时的温度接近真实温度。
由此可见如何评估集成光源中心温度,用热电偶、手摸的方式显然不可靠,都存在很高的光功率在有限面积内产生的热问题,而实际上在没有这些测试物体的时候,光功率都是散发出去不会作用在透明硅胶上的。
而采用电压法测试中心温度又因为结构限制而不现实,看来集成光源中心温度,还是软件仿真来的最为准确。
由于我们是以贸易为主,因此相关测试设备有限,难免会有误差,有兴趣的网友可以试一试,将你们更严谨的实验过程和数据发过来。
补充:
还有网友有异议,我真是闲的蛋疼了,之后重新做的实验就不说了,再用软件模拟验证一下,同样闲的蛋疼的网友可以自己去试试。
在Tracepro里面建立模型,我设置的是11000lm的LED(100W),在离LED 2mm远的距离设置接收面,该位置的照度是20000000lux,什么概念?夏天正午最热时候的阳光大概是200000lux,这就是说该位置的亮度是夏天正午时候的100倍。虽然说太阳光含红外成分比较多,LED都是可见光,但是相差100倍亮度差别啊。
你说用20W节能灯,加筒灯罩,在5cm距离感受不到温度,我按照20W节能灯1000lm仿真(筒灯罩大多不会聚光,我只按照lambertian出光仿真),你手的位置照度为120000lux,都比不上夏天正午太阳下的照度,何况节能灯也不含红外成分,你当然感受不到热量了,按照这个量级你用3200W的节能灯,你手地方的照度才和LED 2mm处差不多,其实这个比较是比较客观的。
拿太阳和白痴灯比较只会添乱,因为不好评估他们所产生的红外热辐射到底等效于多少可见光产生的热量。
  • 无导热硅脂.JPG
  • 有导热硅脂.JPG
  • 20110506524.jpg

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