LED燈泡火爆市場，各大品牌網(wǎng)店價格眼花繚亂，貴也有貴的道理，便宜也有便宜的市場。今天小編來說說LED燈泡的缺點之一：發(fā)熱。LED燈泡發(fā)熱了怎么辦？LED是會產(chǎn)生熱量的，很多人就會以為LED是冷光源，這僅僅是指LED的發(fā)光原理而已

綜合電流注入效率、輻射發(fā)光量子效率、芯片外部光取出效率等，最終大概只有30-40%的輸入電能轉(zhuǎn)化為光能，其余60-70%的能量主要以非輻射復合發(fā)生的點陣振動的形式轉(zhuǎn)化熱能。

而芯片溫度的升高，則會增強非輻射復合，進一步消弱發(fā)光效率。因為，人們主觀上認為大功率LED沒有熱量，事實上確有。大量的熱，以至于在使用過程中發(fā)生問題。加上很多初次使用大功率LED的人，對熱問題又不懂如何有效地解決，使得產(chǎn)品可靠性成為主要問題。

具體來說，LED結(jié)溫的產(chǎn)生是由于兩個因素所引起的：

內(nèi)部量子效率不高，也就是在電子和空穴復合時，并不能100%都產(chǎn)生光子，通常稱為由“電流泄漏”而使PN區(qū)載流子的復合率降低。泄漏電流乘以電壓就是這部分的功率，也就是轉(zhuǎn)化為熱能，但這部分不占主要成分，因為現(xiàn)在內(nèi)部光子效率已經(jīng)接近90%。

內(nèi)部產(chǎn)生的光子無法全部射出到芯片外部而最后轉(zhuǎn)化為熱量，這部分是主要的，因為目前這種稱為外部量子效率只有30%左右，大部分都轉(zhuǎn)化為熱量了。

就如前文所說雖然白熾燈的光效很低，只有151m/W左右，但是它幾乎將所有的電能都轉(zhuǎn)化為光能而輻射出去，因為大部分的輻射能是紅外線，所以光效很低，但是卻免除了散熱的問題。

LED燈泡的散熱解決方法：

解決LED燈泡的散熱，主要從兩個方面入手，封裝前與封裝后，可以理解為LED芯片散熱與LED燈泡散熱。LED芯片散熱主要與襯底和電路的選擇與工藝有關，本文暫不闡述。本文主要介紹LED燈泡的散熱，因為任何LED都會制成燈具，所以LED芯片所產(chǎn)生的熱量最后總是通過燈具的外殼散到空氣中去。蕾雨斯燈飾照明認為如果散熱不好，因為LED芯片的熱容量很小，一點點熱量的積累就會使得芯片的結(jié)溫迅速提高，如果長時期工作在高溫的狀態(tài)，它的壽命就會很快縮短。然而這些熱量要能夠真正引導出芯片到達外部空氣，要經(jīng)過很多途徑。具體來說，LED芯片所產(chǎn)生的熱，從它的金屬散熱塊出來，先經(jīng)過焊料到鋁基板的PCB，再通過導熱膠才到鋁散熱器。所以LED酒店工程燈具的散熱實際上包括導熱和散熱兩個部分。

然而LED燈殼散熱依據(jù)功率大小及使用場所，也會有不同的選擇?，F(xiàn)在主要有以下幾種散熱方法：

鋁散熱鰭片：這是最常見的散熱方式，用鋁散熱鰭片做為外殼的一部分來增加散熱面積。

導熱塑料殼：在塑料外殼注塑時填充導熱材料，增加塑料外殼導熱、散熱能力。

空氣流體力學散熱：空氣流體力學利用燈殼外形，制造出對流空氣，這是最低成本的加強散熱方式。

風扇燈殼內(nèi)部用長壽高效風扇加強散熱：造價低，效果好。不過要換風扇就是麻煩些，也不適用于戶外，這種設計較為少見。

導熱管散熱技術：導熱管利用導熱管技術，將熱量由LED芯片導到外殼散熱鰭片。在大型燈具，如路燈等這是常見的設計。

表面輻射散熱處理燈殼表面做輻射散熱處理：簡單的就是涂抹輻射散熱涂料，可以將熱量用輻射方式帶離燈殼表面。

LED燈計算公式

LED在正向電壓下，電子從電源獲得能量，在電場的驅(qū)動下，克服PN結(jié)的電場，由N區(qū)躍遷到P區(qū)，這些電子與P區(qū)的空穴發(fā)生復合。由于漂移到P區(qū)的自由電子具有高于P區(qū)價電子的能量，復合時電子回到低能量態(tài)，多余的能量以光子的形式放出。發(fā)出光子的波長與能量差Eg相關?？梢姡l(fā)光區(qū)主要在PN結(jié)附近，發(fā)光是由于電子與空穴復合釋放能量的結(jié)果。一隻半導體二極體，電子在進入半導體區(qū)到離開半導體區(qū)的全部路程中，都會遇到電阻。簡單地從原理上看，半導體二極體的物理結(jié)構(gòu)簡單地從原理上看，半導體二極體的物理結(jié)構(gòu)源負極發(fā)出的電子和回到正極的電子數(shù)是相等的。普通的二極體，在發(fā)生電子-空穴對的復合是，由于能級差Eg的因素，釋放的光子光譜不在可見光范圍內(nèi)。

電子在二極體內(nèi)部的路途中，都會因電阻的存在而消耗功率。所消耗的功率符合電子學的基本定律：

P=I2R=I2（RN++RP）+IVTH

式中：RN是N區(qū)體電阻

VTH是PN結(jié)的開啟電壓

RP是P區(qū)體電阻

消耗的功率產(chǎn)生的熱量為：

Q=Pt

式中：t為二極體通電的時間。

本質(zhì)上，LED依然是一只半導體二極體。因此，LED在正向工作時，它的工作過程符合上面的敘述。它所它所消耗的電功率為：

PLED=ULED×ILED

式中：ULED是LED光源兩端的正向電壓：

ILED是流過LED的電流

這些消耗的電功率轉(zhuǎn)化為熱量放出：

Q=PLED×t

式中：t為通電時間

實際上，電子在P區(qū)與空穴復合時釋放的能量，并不是由外電源直接提供的，而是由于該電子在N區(qū)時，在沒有外電場時，它的能級就比P區(qū)的價電子能級高出Eg。當它到達P區(qū)后，與空穴復合而成為P區(qū)的價電子時，它就會釋放出這麼多的能量。Eg的大小是由材料本身決定的，與外電場無關。外電源對電子的作用只是推動它做定向移動，并克服PN結(jié)的作用。

LED的產(chǎn)熱量與光效無關；不存在百分之幾的電功率產(chǎn)生光，其余百分之幾的電功率產(chǎn)生熱的關係。透過對大功率LED熱的產(chǎn)生、熱阻、結(jié)溫概念的理解和理論公式的推導及熱阻測量，我們可以研究大功率LED的實際封裝設計、評估和產(chǎn)品應用。需要說明的是熱量管理是在LED產(chǎn)品的發(fā)光效率不高的現(xiàn)階段的關鍵問題，從根本上提高發(fā)光效率以減少熱能的產(chǎn)生才是釜底抽薪之舉，這需要芯片制造、LED封裝及應用產(chǎn)品開發(fā)各環(huán)節(jié)技術的進步。