道路照明中大功率LED路燈散熱方案

　　創(chuàng)建節(jié)約型社會(huì)已成為人們的共識(shí)，但是目前道路照明中仍然大量使用的高壓鈉燈燈具的綜合效率并不高，只有70%左右，且顯色指數(shù)偏低，夜間照明感覺(jué)昏暗，不利于汽車駕駛?cè)藛T和行人對(duì)目標(biāo)和障礙物的分辨，對(duì)道路交通安全存在一定的影響。

　　目前，大功率白光LED在發(fā)光效率（>80lmPW）、使用壽命（>50000h）、光輸出特性、顯色性能（75～80）、色溫的選擇、可調(diào)控性以及綠色無(wú)污染等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，能夠按照城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，方便靈活地設(shè)計(jì)出合乎光輸出要求的、令人滿意的路燈，成為具有極強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的新型優(yōu)質(zhì)光源。在決定LED路燈應(yīng)用的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)中，散熱設(shè)計(jì)是非常重要的一環(huán)，也是制約其能否獲得廣泛使用的技術(shù)瓶頸之一。也就是說(shuō)，散熱設(shè)計(jì)的好壞將直接決定LED路燈的性能指標(biāo)優(yōu)劣以及實(shí)際的推廣應(yīng)用能否獲得成功。

大功率LED是構(gòu)成LED路燈的基本發(fā)光源，目前的芯片電P光轉(zhuǎn)換效率很低，只有15%～20%,芯片的物理尺寸為1～6125mm2,面積很小，功率密度及發(fā)熱量很大，所消耗電能中的80%～85%將轉(zhuǎn)換為熱能而需要被散發(fā)掉，并且芯片的溫度超過(guò)一定值時(shí)，發(fā)光波長(zhǎng)變長(zhǎng)，顏色發(fā)生紅移，將導(dǎo)致芯片出光效率下降和使用壽命減少等諸多問(wèn)。因此要保證大功率LED能夠正常有效地使用，散熱是首先需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

　　大功率LED芯片工作時(shí)的結(jié)溫高低與光通量、壽命的關(guān)系極為密切。為了將高達(dá)80%～85%的熱量散發(fā)掉，LED在封裝時(shí)就采用了科學(xué)的熱流程設(shè)計(jì)和卓有成效的封裝工藝。通過(guò)應(yīng)用高導(dǎo)熱的材料（內(nèi)部熱沉）來(lái)保證由芯片產(chǎn)生的高熱能夠順利地導(dǎo)出，使得封裝成型后的LED具有良好的導(dǎo)熱和熱散出性能。

　　2.1.1　LED結(jié)溫與光通量、壽命的關(guān)系

　　基于大功率LED的工作特性，其結(jié)溫的高低與光通量的大小、使用壽命的長(zhǎng)短有直接的利害關(guān)系。

　　圖1給出了某國(guó)際品牌LED芯片的結(jié)溫與光通量（圖1（a））以及使用壽命（圖1（b））的關(guān)系。

　　由圖1可見(jiàn)，隨著LED芯片的結(jié)溫升高，其輸出的光通量在有規(guī)律地下降，使用壽命也呈現(xiàn)出快速下降的趨勢(shì)。因此設(shè)法將芯片的溫度維持在允許的范圍內(nèi)，是LED應(yīng)用首先要解決的關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題。

　　2.1.2　LED封裝的一次散熱

　　LED封裝的一次散熱設(shè)計(jì)是由LED生產(chǎn)階段的工藝來(lái)確定的。圖2給出了LED封裝散熱設(shè)計(jì)的一般流程示意，主要是由芯片內(nèi)部的熱設(shè)計(jì)和封裝的熱設(shè)計(jì)構(gòu)成。這樣一來(lái)，通過(guò)科學(xué)合理的設(shè)計(jì)就能夠得到令人滿意的LED導(dǎo)熱和散熱效果。