高亮度LED灯珠的散热问题

伴随着全球性的能源短缺和人工白昼问题的加剧，有着节能环保及高可靠性特点的LED照明越来越受到重视，被广泛应用到各个领域。一般来说，LED光源打造的LED灯具，由LED、散热结构、驱动器、透镜组成，因此散热也是一个重要的部分， LED灯工作是否稳定，品质好坏，与灯体本身散热至关重要。目前市场上的高亮度LED灯珠的散热，常常采用效果不理想的自然散热，效果并不理想，在一定程度上也影响了灯具的寿命。

   热量处理是高亮度LED灯珠应用中的主要问题。由于III族氮化物的p型掺杂受限于Mg受主的溶解度和空穴的较高启动能，热量特别容易在p型区域中产生，这个热量必须通过整个结构才能在热沉上消散； LED灯珠器件的散热途径主要是热传导和热对流；Sapphire衬底材料极低的热导率导致器件热阻增加，产生严重的自加热效应，对器件的性能和可靠性产生毁灭性的影响。

   热量对高亮度LED的影响是很大的，热量集中在尺寸很小的晶片内，晶片温度升高，引起热应力的非均匀分佈、晶片发光效率和萤光粉激射效率下降；当温度超过一定值时，器件失效率呈指数规律增加。统计资料表明，元件温度每上升2℃，可靠性下降10%。当多个LED密集排列组成白光照明系统时，热量的耗散问题更严重。解决热量管理问题已成为高亮度LED灯珠应用的先决条件。

   晶片尺寸与散热的关系同样不容忽视，提高功率LED的亮度最直接的方法是增大输入功率，而为了防止有源层的饱和必须相应地增大p-n结的尺寸；增大输入功率必然使结温升高，进而使量子效率降低。单管功率的提高取决于器件将热量从p-n结导出的能力、在保持现有晶片材料、结构、封装製程、晶片上电流密度不变及等同的散热条件下，单独增加晶片的尺寸， 结区温度将不断上升。

   LED灯珠的散热问题跟众多因素紧密相关，为了延长LED灯珠使用寿命，增强可靠性，需要综合考虑，在保证亮度与光照效果的前提下，增强空气对流，选用散热性好的材料。

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