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主動(dòng)冷卻解決方案擴(kuò)展了高亮度 LED 的性能

2416110 2022-11-28 | pdf | 202.16KB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

LED 組件及其驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備會(huì)產(chǎn)生大量熱量，必須將這些熱量散發(fā)出去以保持最佳光輸出并最大限度地延長(zhǎng) LED 的使用壽命。雖然使用散熱器的被動(dòng)冷卻足以滿足典型的 LED 應(yīng)用，但高亮度、大功率 LED 燈具的設(shè)計(jì)人員應(yīng)考慮主動(dòng)冷卻。LED 組件及其驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備會(huì)產(chǎn)生大量熱量，必須將這些熱量散發(fā)出去以保持最佳光輸出并最大限度地延長(zhǎng) LED 的使用壽命。雖然使用散熱器的被動(dòng)冷卻足以滿足典型的 LED 應(yīng)用，但高亮度、大功率 LED 燈具的設(shè)計(jì)人員應(yīng)考慮主動(dòng)冷卻。主動(dòng)強(qiáng)制風(fēng)冷確實(shí)增加了燈具的復(fù)雜性，但 LED 燈具在使用壽命和性能方面的優(yōu)勢(shì)大大超過(guò)了這些擔(dān)憂。主動(dòng)強(qiáng)制風(fēng)冷確實(shí)增加了燈具的復(fù)雜性，但 LED 燈具在使用壽命和性能方面的優(yōu)勢(shì)大大超過(guò)了這些擔(dān)憂。本文將討論熱量與 LED 性能之間的關(guān)系。然后它將引入兩個(gè)強(qiáng)制風(fēng)冷模塊：一個(gè)使用風(fēng)扇，另一個(gè)使用合成射流。最后，將討論汽車(chē)應(yīng)用中的強(qiáng)制通風(fēng) LED 冷卻示例。本文將討論熱量與 LED 性能之間的關(guān)系。然后它將引入兩個(gè)強(qiáng)制風(fēng)冷模塊：一個(gè)使用風(fēng)扇，另一個(gè)使用合成射流。最后，將討論汽車(chē)應(yīng)用中的強(qiáng)制通風(fēng) LED 冷卻示例。熱量如何影響 LED 性能熱量如何影響 LED 性能讓 LED 盡可能保持低溫的主要原因有以下三個(gè)。第一個(gè)與 LED 的輻射功率有關(guān)，它隨結(jié)溫而變化。較高的環(huán)境溫度會(huì)導(dǎo)致較高的結(jié)溫。當(dāng)結(jié)溫升高時(shí)，LED 的正向電壓和流明輸出都會(huì)降低（圖 1）。讓 LED 盡可能保持低溫的主要原因有以下三個(gè)。第一個(gè)與 LED 的輻射功率有關(guān)，它隨結(jié)溫而變化。較高的環(huán)境溫度會(huì)導(dǎo)致較高的結(jié)溫。當(dāng)結(jié)溫升高時(shí)，LED 的正向電壓和流明輸出都會(huì)降低（圖 1）。圖 1：紅色、藍(lán)色和熒光粉轉(zhuǎn)換的白色 LED 的相對(duì)光輸出與結(jié)溫的函數(shù)關(guān)系。（圖片來(lái)源：倫斯勒理工學(xué)院；數(shù)據(jù)基于 Lumileds LED，并在 25°C 的結(jié)溫下標(biāo)準(zhǔn)化為 100%）。圖 1：紅色、藍(lán)色和熒光粉轉(zhuǎn)換的白色 LED 的相對(duì)光輸出與結(jié)溫的函數(shù)關(guān)系。（圖片來(lái)源：倫斯勒理工學(xué)院；數(shù)據(jù)基于 Lumileds LED，并在 25°C 的結(jié)溫下標(biāo)準(zhǔn)化為 100%）。其次，在超過(guò)其最大額定結(jié)溫的情況下運(yùn)行 LED 會(huì)觸發(fā)各種應(yīng)力機(jī)制，從而大大縮短 LED 的使用壽命。第三，高結(jié)溫會(huì)降低 LED 的顯色指數(shù) (CRI)。CRI 是一種基于客觀行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的顏色“真實(shí)”程度的技術(shù)測(cè)量。其次，在超過(guò)其最大額定結(jié)溫的情況下運(yùn)行 LED 會(huì)觸發(fā)各種應(yīng)力機(jī)制，從而大大縮短 LED 的使用壽命。第三，高結(jié)溫會(huì)降低 LED 的顯色指數(shù) (CRI)。CRI 是一種基于客觀行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的顏色“真實(shí)”程度的技術(shù)測(cè)量。良好的熱管理當(dāng)然還有其他好處。例如，有效的散熱還可以通過(guò)最大限度地減少更換頻率來(lái)降低?? LED 照明系統(tǒng)的總成本。良好的熱管理還允許燈具在更高的功率水平下運(yùn)行，減少必須使用的 LED 數(shù)量才能達(dá)到特定的亮度。良好的熱管理當(dāng)然還有其他好處。例如，有效的散熱還可以通過(guò)最大限度地減少更換頻率來(lái)降低?? LED 照明系統(tǒng)的總成本。良好的熱管理還允許燈具在更高的功率水平下運(yùn)行，減少必須使用的 LED 數(shù)量才能達(dá)到特定的亮度。被動(dòng)與主動(dòng)冷卻被動(dòng)與主動(dòng)冷卻在大多數(shù)情況下，設(shè)計(jì)人員可以在被動(dòng)冷卻或主動(dòng)冷卻之間做出選擇。被動(dòng)冷卻使用自然空氣傳導(dǎo)和對(duì)流，通常輔以散熱器以加速兩者。散熱器可以解決低流明 LED 燈的熱管理問(wèn)題。但是，僅靠散熱器無(wú)法冷卻 75 W 或 100 W 等效 LED 燈。即使為此應(yīng)用設(shè)計(jì)了散熱器，設(shè)計(jì)人員也可能會(huì)發(fā)現(xiàn)它太大、成本高且機(jī)械笨重。