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LED半導體照明芯片工作時發(fā)的光線是不含紫外線和紅外線的，因此它的光線不能帶走熱量，所以工作時溫度就會不斷上升。為了降低LED工作溫度，延長LED燈的壽命就必須要把它發(fā)光時產(chǎn)生的熱能及時導出。LED從芯片到整個散熱器的每一個環(huán)節(jié)都必須充分考慮散熱。任何一個環(huán)節(jié)不當?shù)脑O(shè)計都會引起嚴重的散熱問題。

溫度對LED燈的影響

LED的光衰表明了它的壽命，隨著使用的時間，亮度會就越來越暗，直到最后熄滅。通常定義衰減30% 的時間作為其壽命。LED溫度與壽命的關(guān)系圖如圖1 所示，從圖中我們可以看到，LED燈的壽命隨著工作溫度的升高而縮短。

圖2 是結(jié)面溫度與發(fā)光量之間的關(guān)系圖，如果結(jié)溫為25 度時發(fā)光為率100% 的話，那么當結(jié)溫上升到50 度時，發(fā)光率下降到95%;100 度時下降到80%;150 度就只有68%。

LED溫度產(chǎn)生原因分析

LED發(fā)熱是因為加入的電能只有約20%-30% 轉(zhuǎn)換成了光能，而一大部分都轉(zhuǎn)化成了熱能。LED結(jié)溫的產(chǎn)生是由于兩個因素所引起的。

(1)PN 區(qū)載流子的復(fù)合率并不是100%，也就是電子和空穴復(fù)合的時候不全都產(chǎn)生光子，泄漏電流及電壓的乘積就是這部分產(chǎn)生的熱能。但現(xiàn)在內(nèi)部光子效率已經(jīng)接近于90%，因此這部分熱能并不是LED結(jié)溫產(chǎn)生的主要因素。

(2)導致LED結(jié)溫的是主要因素是內(nèi)部復(fù)合產(chǎn)生的光子不能全部射出到芯片外部而轉(zhuǎn)化的熱能，目前這種外部量子效率只有30%左右，其大部分都轉(zhuǎn)化為熱量了。

LED散熱可以通過以下途徑實現(xiàn)：(1)從空氣中散熱;(2)熱能直接由電路板導出;(3)經(jīng)由金線將熱能導出;(4)若為共晶及Flip chip 制程，熱能將經(jīng)由通孔至系統(tǒng)電路板而導出。

以上散熱途徑中，散熱基板材料的選擇與其LED晶粒的封裝方式于LED熱散管理上占了極為重要的一環(huán)。