LED照明寿命的宿敌——LED结温

万物皆有终点，不可能万世长存，LED也不例外，是有一定寿命的。早期的LED只是手电筒、台灯这类小物件，用的时间不长，寿命问题不突出。但现在LED已经广泛地用于室外和室内的照明之中，尤其是大功率的LED路灯，其功率大、发热高、工作时间长，寿命问题就十分突出。那么到底问题出在哪里呢？

假如不考虑电源和驱动的故障，LED的寿命表现为它的光衰，也就是时间长了，亮度就越来越暗，直到最后熄灭。通常定义衰减30%的时间作为其寿命。LED的光衰是和它的结温有关，所谓结温就是半导体PN结的温度，结温越高越早出现光衰，也就是寿命越短。

产生LED结温的原因：

• Led芯片内部结构产生的内电阻相互垒加，构成led元件的串联电阻，当电流流过时会产生焦耳热。
• Led芯片内部pn结的电子与空穴对合并时，一部分产生光，一部分以发热形式把能源消耗掉，最终都以热的形式表现出来。
• Led芯片内部pn结产生的光不能全部透射出来，一部分由于折射和全反射的存在，光转变成热的形式表现出来。
• Led芯片内部材料的热阻存在，使led产生的热量不能及时导出，使结温上升。

降低led结温的途径

LED的输入功率是元件热效应的唯一来源，能量的一部分变成了辐射光能，其餘部分最终均变成了热，从而抬升了元件的温度。显然，减小LED温升效应的主要方法，一是设法提高元件的电光转换效率（又称外量子效率），使尽可能多的输入功率转变成光能，另一个重要的途径是设法提高元件的热散失能力，使结温产生的热，通过各种途径散发到周围环境中去。以下是具体的降温途径。

• 选用高效、低热阻的led光源芯片
• 增加良好的二次散热机构
• 降低led光源与二次散热机构安装介导之间的热阻
• 控制额定输入功率和谐波电流
• 降低led工作环境温度

Led灯具的散热模式

• 灯具内安装散热鳍片——增加散热面积

适合于功率较小一般小于30W的led灯；大于30W以上的，由于热量在灯具内部难以发散，使温度逐步升高，造成光衰

• 风机加鳍片——增加对流散热效果

优点：散热效果好

缺点：风机寿命不长，增加成本，增加能耗

• 灯具上壳上设有散热鳍片——增加散热面积和与空气的对流

相对于散热器在内部的散热结构稍好

• 灯具下壳设有散热鳍片——增加散热面积

由于热量与空气进行热交换时是通过对流散热，此方法影响对流效果。

影响led灯具散热的主要因素

• 导热材料的导热率和热阻
• 不同材料接触面的热阻和介质材料的热阻
• 散热器材料的材质及散热面积
• 散热器结构的形式
• 散热器与空气形成热交换的速率
• 环境温度和风速的影响