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      全方位了解LED照明之LED散熱問題

      2016年09月13日

             想做好一個LED照明產品最關鍵的幾個部分不能不知,就是散熱、驅動電源、光源,在此同時,散熱顯得尤為重要,散熱效果直接影響到照明產品的壽命質量,而驅動電源本身的壽命及輸出電流、電壓的穩定性對產品的整體壽命質量也有很大影響,光源是整個產品的核心部分。下面先對散熱進行解析說明。

        LED照明燈具散熱的問題解答

        對目前常見的白熾燈泡或是熒光燈來說,即便產品本身運行可能產生熱能,但組件的高熱仍可以被有效隔離,使光源與電源接座不會因熱而產生意外的問題。但固態照明就不同,一來LED組件集中單點的運行高溫,必須采取更多積極手段進行散熱處理,同時搭配主動有效的熱處理機制,才能避免燈具發生問題。LED固態光源熱處理問題較傳統燈具復雜得多。

        傳統光源或燈具多有運行過程產生高熱的問題,例如鹵素燈泡或白熾燈泡,若是白熾燈形式,即在特殊處理的燈球內加熱鎢絲產生光亮。

        實際上,高溫產生在燈絲上而非燈座,即便燈座會因燈球玻璃或是金屬受鎢絲發光的輻射熱、熱傳導間接產生高溫,但產生的溫度都在可接受的安全范圍,再加上非直接接觸傳導,安全性也相對較高。

        但換成LED固態光源形式的燈具,其熱處理便可能成為新的應用安全問題。多數人會認為LED具高能源轉換效率、低驅動能源優勢,自然使用安全性較高,但實際上LED固態光源為了達到日常照明的應用目的,必須透過加大單組組件的功率去強化單元件的輸出流明,例如燈具廠會采取多LED組件整合形式加強輸出效果,且多組件同時運行也能改善LED固態光源光型偏向點光源的問題,讓LED固態光源技術的燈具可產生如燈泡般的面光源效果。

        如果要強化單元件的輸出流明,必須更高的電流,以使LED芯片的PN接面產生更多流明,但更高電流也會讓單點LED組件的溫度升高、更難處理,甚至為了提高燈具的光型表現、發光效率而采取多組件并用形式,也會使LED燈具的高溫問題加劇,讓散熱問題更難處理。

        綜觀目前LED燈具市場的發展趨勢,多數LED光源的廠商大多會先以市場為主導,因為高單價、高利潤,也可以借由技術差異迅速打入發展技術較前衛的LED光源市場,例如,針對室內裝潢、情境燈具應用的嵌燈、壁燈、吸頂燈就成為LED光源燈具較常見的設計形式,其替換傳統燈具后的省電效益亦最受相關業者關注。

        LED光源燈具必須重點處理的熱管理設計,在可能于密閉或半密死循使用的嵌燈、壁燈、吸頂燈產品,形成更嚴苛的挑戰,燈具開發商必須從材料、產品構型、主/被動散熱機制、驅動芯片設計等方面投入更多資源,以避免產品的問題肇生。特別是LED嵌入式燈具體積小,且常采多組件整合,模塊的散熱設計難度較高。嵌入式燈具外殼采鋁擠型或散熱片設計,可發揮自體散熱作用。但這還遠遠不夠。

        LED熱管理:NTC持續運行溫度維持LED燈使用安全

        若LED燈具沒有搭配足夠的熱管理設計,在使用過程中可能會導致燈具因為經常性高熱運行造成壽命銳減,產生必須頻繁更換故障LED燈具的困擾,嚴重者甚至可能釀成意外,因運行高溫造成線或是周邊裝潢著火燃燒!

        在產品開發階段,可運用智能型LED燈光控制技術,透過主動式的監看LED燈具與整體光源模塊的溫度表現,簡化裝置的熱管理工作,同時當燈具與周遭溫度上升至區段時,燈具必須降低電功率、減少LED亮度輸出,以此提升LED固態光源燈具的使用安全性。

        像LED吸頂燈外殼考慮較簡單的設計形式,若燈具本身所使用的驅動器功能較聚焦于電源轉換與LED組件驅動,并未內嵌溫控微處理器與散熱處理模塊,為避免增加產品原料件的成本,LED燈具可整合NTC(NegativeTemperatureCoeffient)負溫度系數ThermistorSensors電,是成本效益相對較高的安全設計方案。

        所謂NTC電,其設置目的是藉由透過電子回去監看LED的模塊燈具溫度,透過默認溫度警示或是對應自動處理驅動狀況,采關閉LED固態光源模塊方式,來提升LED燈具的使用安全,同時NTC電也能降低設計的復雜度。

        由于NTC電的溫度系數非常大,因此可以偵測得知微小的溫度變化表現,被廣泛應用于需量測、控制與補償溫度的相關電設計中,而NTC電在LED光源模塊設計中,基本上為量測LED固態光源燈具的產品周邊溫度變化,至于量測狀況會隨著NTC改變的電壓現況,直接測得電壓和NTC電的溫度對應關系。

        當NTC和周邊電或整個模塊溫度提升時,NTC電的電阻隨即降低,產品可依此相依關系進行相關安全控制機制反饋,例如減少LED發光組件的驅動電流或是直接強制關閉燈具照明,在燈具溫度問題改善后自動回復照明狀態,藉此獲得燈具使用的安全性。

           東莞市川崎五金模具制品有限公司專業生產LED鰭片散熱器套件,UFO工礦燈套件,H投光燈套件,歡迎廣大客戶前來公司洽談合作!

      來源:東莞市川崎五金模具制品有限公司

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