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2020年第4期
作者简介：徐勇（1973—），男，工程师，研究方向：摩托车整车研发设计。
徐 勇
（宁波市龙嘉摩托车有限公司，浙江 宁波 315300）
摘 要：随着光源技术的快速发展，新一代大功率的LED 灯具成为现代照明及装饰的一种新型灯具。LED 具有光电转换效率高、散热性能好、外形精致、耗电小、使用寿命长等优点，同时还具有绿、环保的作用。文章通过对大功率LED 灯具的分析研究，对LED 光源、驱动电源、散热情况等各方面影响因素进行深入探究，采取有效的制约措施，实现大功率LED 灯具的社会经济价值和良好的市场前景。关键词：大功率LED 灯；散热；可靠性中图分类号：TM923.34 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2020）04-0269-02 光控密码锁20世纪以来，照明光源从第一代发展到第四代，照明灯具也从白炽灯发展到LED 灯。LED 灯就是发光二极管，是一种亮度高、能耗小的发光灯具，在室内装修、汽车、道路照明、城市亮化等应用中发挥了良好的作用。随着大功率LED 灯具使用规模不断加大，在照明过程中，因其功率较高，大功率LED 芯片能耗增加，但受限于LED 的光电转换效率，超过60%以上的电能将变成热能被消耗掉，导致
所有热量都集中在发光的二极管PN 结内[1]。散热问题如果不能及时处理，会使LED 照明时所有热量都集中在尺寸很小的芯片内，造成芯片内部温度逐渐增高，若长时间的工作，不仅会降低芯片的发光效率，还会影响LED 的使用寿命，甚至会烧毁LED 。LED 在使用过程中，功率越大产生的热量越多，不断增高的热量会降低荧光粉量子效率，造成光量照射减小减弱，并且辐射波的长度也会发生改变。随着荧光粉辐射效率的不断改变，会导致LED 照射时光、温度产生变化，温度越高就越会加速荧光粉快速老化，严重降低了LED 的使用寿命。通过对LED 路灯的散热结构进行分析研究，并采取合理的优化设计增加大功率LED 的使用的安全可靠性[2]。 ca1214
1 大功率LED 灯具散热
针对大功率LED 散热问题进行分析，由于LED 都是采用大功率阵列技术制作，芯片密度较大，LED 在工作时光电的转化效率只有20％，剩下的能量都转化成热能，造成LED 工作时温度不断增高。大功率LED 的温度与使用寿命关系图如图l 所示。
大功率LED 的温度越高，PN 结的结温就越高，不仅影响LED 的发光效率，还会降低LED 的使用寿命。
为提高LED 的发光效率，增加使用寿命，应对LED 阵列的高温状态进行散热处理，以降低PN 结的结温，增加大功率LED 灯具使用的可靠性。在设计过程中，可采用具有散热功能的散热器来降低温度。自动喊话器
散热器的合理使用可以有效降低大功率LED 的光衰反应[3]。散热设计主要是为了降低LED 的工作温度，使其最高温度保持在允许范围内，以保障LED 的使用寿命。由于LED 在大矩阵规模工作时，芯片PN 结的最高温度超过许可结温，从而影响有效LED 的使用效果，散热设计就是针对大功率LED 的实际应用效果进行研究设计的。LED 在散热设计过程中，应根据不同的工作状态采取不同的设计方式，由于LED 使用的性能用途不尽相同，因此在设计时要以使用多变量的情况开展优化设计，并按照不同照明需求进行不同的设计，采取适合照明需求的不同材质来制作。针对不同工作状态下大功率LED 的散热性能进行数值分析，对制约因素采取合理的措施，实现最优参数组合达到良好的散热状态。
2 大功率LED 灯具可靠性研究
2.1 LED 光源
通过对大功率LED 的制作材料和制作工艺进行改进，采用新型的封装材料以提高器件封装的可靠性。生产制作不仅要严格控制材料质量，同时还要对每道工序的工艺流程进行严格控制，确保材料、工艺在生产制作时的质量符合一致性标准。改进使用新的荧光粉和涂敷工艺，可以有效降低结温并确定静电防护的作用，增加光效率和散热功效。制作时还要考虑多种材料结合在一起时的热涨匹配问题，在制作时应采用先进的自动化设备，以防止多种材料结合在一起产生热涨化学反应，造成各种器件不匹配导致大功率LED 使用性能降低。2.2 驱动电源
除了光源会影响大功率LED 的使用功效外，驱动电源也会对其造成影响。驱动电源在LED 灯具的作用不仅具有效率高、体积小的高可靠性，同时还具有光的良好兼容性和无光耦，在LED 灯具市场需求广泛。驱动电源在LED 应用中，把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED 发光。电路电流采用恒流输出方式，这种输出方式可以防止电流漂移，有效降低LED 灯具的温度，避免PN 结的结温过高，使芯片的温度保持在允许范围内，提高了LED 使用的功率和可靠性。2.3 散热系统绝缘阻抗测试
超级管道大功率LED 灯具在光源与驱动电源的作用下开始工
图1 LED
温度与寿命关系
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