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大功率led原理 大功率LED光源驱动实验报告( 四 )

睿知经验知识


4、热电散热技术
热电散热技术利用LED阵列通电发光后所产生的热能经导热材料进行传导，并通过冷凝设备进行吸热，主要利用热与电的调控来实现散热，其原理就是基于热电效应 。在没有外磁场的情况下，热电散热技术包括导热设备和焦耳热损失的影响原理，使用热电散热技术的主要好处在于其散热密度较高，散热结果更加紧凑且能紧密结合IC工艺，系统结构集成效果更佳 。与其他传统散热方式相比，采用热电散热器能够快速的降低LED器件温度，能够快速的使得LED系统的温度降低到36%以上，而且这种技术还可以进行突破，通过选择冷效率高的热导材料，并通过优化热电传导设备结构进行散热，典型的热电散热技术结构如图2所示 。
5、热声散热技术
热声制冷技术主要采用热声效应来实现LED器件散热的目的，热声效应的工作原理是将LED工作时产生的热量加入到声波密集区域，在设备的声波稀疏时将LED系统产生的热量排出，然后声波的能量就会加强 。由于声波在空气中进行传播时，就会产生压力波动或者位移的波动，通过声波产生的压力波动达到散热的目的 。声波在传播过程中，会受散热器温度变化而产生起伏 。若当气体压力，位移和温度变化为时，则与散热器边界接触从而能迅速传递热能，使声波和热能相互转化，然后实现散热，利用声波进行散热具有制冷零件少，且使用成本低，散热结构相对简单等优点 。
3、LED散热技术指标分析
1、PN结结温
PN结结温主要由PN通电时出现问题引起，通常指代LED芯片结温还指代高功率LED芯片主动区域结温 。PN结运行过程中，电极间电压的存在将引起P接和N结温差，而影响PN结结温度的主要因素是:
（1）LED元器件不良的电极结构 。LED的PN结合材料直接影响着LED的导电情况与PN结的结温，主要包括PN结的区域材料、 导电银胶以及视窗层衬底等部分都具有一定的电阻值，如果将这些电阻串联在一起，在电流经过时，就会在PN通电时产生大量的热能，如果不能及时将这些热能排出，进而能够导致PN结或者芯片的温度提升 。
（2）LED元器件工作时的光电效应 。当PN结开始工作时，P 区流向N区得电荷只有20%的转换成光能，剩余的转换为热能，才能热能就是十分巨大的，而且N区域向P区产生电荷移动时的能量全部转变成热能，这也会影响PN结的结温，如果PN结的光电效能较差的话，就会导致PN结的结温增加 。
（3）LED内部器件热散失能力影响PN结的结温 。由于多数LED器件内部通常由透明环氧树脂材料制成，其导热率较低，因此PN结区域所产生热能仅有小部分由内部器件释放，并且绝大部分热量都散发在该透明环氧树脂材料原料上，对LED用PCB基板和热沉以及其他散热器方向散热，这将造成LED散热效率提高和PN结结温增加 。
（4）PN结的 *** 工艺 。目前，在LED的 *** 工艺都采用了先进的技术水平，几乎能够将全面的电能转化为热能，但是如果LED 的PN周围的介质对光的折射系数过大，就会将反射回芯片内，从而也会导致PN结的结温过高 。
2、LED热阻对散热指标的影响
LED热阻又是描述LED热性能的重要参数，若LED设备热阻较低，则表示系统散热性能良好，同时也表示LED散热通道较为顺畅，内部散热设计得越好，使LED所产生热量越易散去，系统散热性能也越好，在系统散热良好的情况下，使LED芯片的结温越易降低，可以提高LED寿命 。一般地，LED的发热中心主要是芯片的有源区，在设计的时候，如果将LED的芯片尺寸设计 的相对面积比较大，而且还比较薄，这时，可以假定LED散热是沿着芯片的截面方向垂直传递，对LED的热阻进行分析，从PN结向外部热沉，这样LED的热扩散方式就是向外进行扩散 。

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