大功率LED散熱性能的研究(共27頁(yè))

1、五邑大學(xué)本科畢業(yè)論文PAGE XVI畢業(yè)論文(b y ln wn)任務(wù)書(shū)院系應(yīng)用物理與材料學(xué)院專(zhuān)業(yè)應(yīng)用物理學(xué)學(xué)號(hào)AP1022141 姓名張南生1、畢業(yè)論文題目：大功率LED散熱性能的研究2、畢業(yè)論文任務(wù)及要求： 畢業(yè)論文任務(wù)：完成大功率LED散熱器對(duì)其性能的影響課題研究畢業(yè)論文要求：（1）完成大功率LED散熱器對(duì)其性能的影響文獻(xiàn)調(diào)研；（2）完成大功率LED散熱器種類(lèi)及結(jié)構(gòu)分析；（3）完成大功率LED散熱器散熱性能分析；（4）完成大功率LED散熱器散熱對(duì)LED老化時(shí)間及發(fā)光特性的影響； 3、畢業(yè)論文應(yīng)完成的項(xiàng)目?jī)?nèi)容：（1）完成文獻(xiàn)調(diào)研；（2）完成大功率LED散熱器性能的影響因素分析；（3）完成畢

2、業(yè)論文。主要參考文獻(xiàn)資料：1 史光國(guó)，半導(dǎo)體發(fā)光二極管及固體照明，科學(xué)出版社，2007:15-502 張雪粉，大功率LED散熱研究及散熱器設(shè)計(jì)，天津大學(xué)碩士論文，2007:1-233 劉篤仁，傳感器原理及應(yīng)用技術(shù)，西安電子科技大學(xué)出版社，2010:34-354 施敏，半導(dǎo)體器件物理與工藝，蘇州大學(xué)出版社，2002:46-695 高紅星，大功率LED散熱性能研究，西安電子科技大學(xué)碩士論文，2010:30-456 陸果，基礎(chǔ)物理學(xué)教程，高等教育出版社，2006:772-7757 Moo, WhanShin Thermal design of high-power LED package and s

3、ystem, Science & Engineering, Myong Ji University,2011:4-78 T.Kobayashi ,D.Itami,optimizing Structure of LED Light Bulb for Teat Transfer ,Tsuyama Nationnal College ,Japan,2013:3-4 院長(zhǎng)（主任）簽發(fā)： 指導(dǎo)教師簽名：時(shí)間： 年 月 日 時(shí)間： 年 月 日 摘要(zhiyo)本文(bnwn)主要介紹大功率COB LED燈的散熱原理以及影響LED散熱的因素，如散熱片大小和排列的疏密程度，導(dǎo)熱硅脂的種類(lèi)和涂抹厚度(hud)

4、等等。探討光源及散熱器的溫度對(duì)LED發(fā)光的影響。研究的主要內(nèi)容有：（1）簡(jiǎn)要介紹LED燈具的發(fā)展歷史及發(fā)展現(xiàn)狀，闡明LED燈具的主要結(jié)構(gòu)和散熱技術(shù)，敘述了本課題的研究目的和意義；（2）用控制變量法進(jìn)行試驗(yàn)，研究影響LED散熱性能的主要因素，包括散熱器材料，散熱片大小和散熱片排列的疏密程度，導(dǎo)熱硅脂的導(dǎo)熱系數(shù)和涂抹厚度；（3）用功率大小不一樣的光源進(jìn)行試驗(yàn)，分析光源和散熱器溫度對(duì)LED發(fā)光效率的影響。研究結(jié)果表明：通電后光源的溫度逐漸上升，到了一定數(shù)值后趨于穩(wěn)定，光源的功率越大，光源的溫度上限越高；導(dǎo)熱硅脂的導(dǎo)熱系數(shù)越高，涂抹的厚度越薄，散熱效果越好；在同一種散熱材料的基礎(chǔ)上，散熱片越大，散熱片

5、排列越疏，越有利于LED的散熱。光源的溫度超過(guò)某個(gè)臨界值，會(huì)降低LED的反光效率。關(guān)鍵詞 溫差；散熱；溫度；LED IAbstract This paper mainly introduces the heat high power COB LEDs and factor affecting heat dissipation of LED such as size and arrangement of heat sinks , the kinds and coated thickness of thermal conductive silic and so on . Besides , we

6、studied the relationship between luminous efficiency of LED and the temperature of light source and radiator . Contents of study include ：（1）giving a brief introduction about the history and present situation of LED lamps , expounding the main structure and cooling technology of LED lamps , describi

7、ng the purpose and significance of this subject . (2)doing experiments using variable control act to explore factors include the degree of density heat sink , the size and arrangement of heat sink fins , the thermal conductivity and thickness of thermal grease that would affect the luminous efficien

8、cy . (3)using different light source to analyze the effect of temperature of the LED light source and heat sink on the LED luminous efficiency.The results showed that the temperature of the light source is gradually increase to a certain value after power . The greater the power of the light source

9、, the higher the temperature limit of the light source . The thinner thermal conductivity of thermal grease ，and the higher the heat conductivity coefficient of the thermal Silicone Grease , the better the cooling effect . As for the same Thermal material,the larger in sizes,and few and far between

10、in the arrangement,the better for led cooling.Key words Temperature difference；Heat dissipation；temperature ； Lighting Emitting Diode 目錄(ml)TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc23823 摘要(zhiyo) PAGEREF _Toc23823 I HYPERLINK l _Toc32146 Abstract PAGEREF _Toc32146 II HYPERLINK l _Toc18515 第一章 緒論(xln) PAGEREF

11、_Toc18515 1 HYPERLINK l _Toc19558 1.1 LED發(fā)展歷史及LED燈具的發(fā)展現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc19558 1 HYPERLINK l _Toc6041 1.2 LED散熱技術(shù)概述 PAGEREF _Toc6041 4 HYPERLINK l _Toc25193 1.2.1 在燈體和PCB之間用導(dǎo)熱硅脂填充 PAGEREF _Toc25193 4 HYPERLINK l _Toc9390 1.2.2 適當(dāng)?shù)剡x取散熱體 PAGEREF _Toc9390 4 HYPERLINK l _Toc15857 1.3 課題研究的意義 PAGEREF _Toc158

12、57 5 HYPERLINK l _Toc14687 第二章 影響LED散熱的因素 PAGEREF _Toc14687 7 HYPERLINK l _Toc31523 2.1 導(dǎo)熱硅脂的導(dǎo)熱系數(shù)和涂抹厚度對(duì)LED散熱的影響 PAGEREF _Toc31523 7 HYPERLINK l _Toc15522 2.2 散熱片的大小，疏密程度對(duì)LED散熱性能的影響 PAGEREF _Toc15522 8 HYPERLINK l _Toc15088 第三章 光源與散熱器的溫度對(duì)LED 發(fā)光的影響 PAGEREF _Toc15088 10 HYPERLINK l _Toc12818 3.1 直筒5寸筒燈

13、數(shù)據(jù)分析舉例 PAGEREF _Toc12818 10 HYPERLINK l _Toc1849 3.3 樣板2.印度訂單30W工礦燈的分析 PAGEREF _Toc1849 14 HYPERLINK l _Toc26132 第四章 案例分析及結(jié)論篇 PAGEREF _Toc26132 17 HYPERLINK l _Toc17603 4.1 150W工礦燈的死燈案例 PAGEREF _Toc17603 17 HYPERLINK l _Toc13412 4.2 180W工礦燈的光源報(bào)廢案例 PAGEREF _Toc13412 17 HYPERLINK l _Toc2597 4.3 22W的T1

14、0光管光源硫化案例 PAGEREF _Toc2597 17 HYPERLINK l _Toc994 4.4 結(jié)論篇 PAGEREF _Toc994 18 HYPERLINK l _Toc10972 4.4.1 本畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的主要工作 PAGEREF _Toc10972 18 HYPERLINK l _Toc10699 4.4.2 得出的主要結(jié)論 PAGEREF _Toc10699 18 HYPERLINK l _Toc26 4.4.3 實(shí)質(zhì)性建議 PAGEREF _Toc26 18 HYPERLINK l _Toc14282 致謝 PAGEREF _Toc14282 19 第一章 緒論(xl

15、n)1.1 LED發(fā)展歷史(lsh)及LED燈具的發(fā)展現(xiàn)狀 圖1-1 人類(lèi)歷史中曾用到的幾種重要(zhngyo)的照明光源的發(fā)展20世紀(jì)以來(lái)出現(xiàn)的樹(shù)種革命性的照明光源，熒光燈，高壓鈉燈，高壓汞燈，白熾燈，節(jié)能燈， LED燈，等等。其中LED從出現(xiàn)時(shí)候開(kāi)始就以令人無(wú)法意想的速度在發(fā)展，從其出現(xiàn)至今，LED即將代替節(jié)能燈成為市場(chǎng)上照明的主流產(chǎn)品。從1962年LED首次出現(xiàn)以來(lái)，LED的應(yīng)用范圍就在不斷地?cái)U(kuò)大，在燈具方面，由于早期的LED發(fā)光效率低，發(fā)光強(qiáng)度不夠，使得LED的燈具應(yīng)用范圍受局限，近十年來(lái)，由于LED封裝技術(shù)的進(jìn)步，在各項(xiàng)技術(shù)上不斷獲得新的突破，LED燈具的市場(chǎng)空間正在不斷地?cái)U(kuò)大，從公

16、共照明領(lǐng)域?yàn)橹攸c(diǎn)轉(zhuǎn)移到日常辦公或生活照明為重點(diǎn)。現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)民眾對(duì)LED日常照明的認(rèn)識(shí)還需進(jìn)一步提高，國(guó)內(nèi)LED應(yīng)用照明市場(chǎng)有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，但是在公共照明領(lǐng)域已經(jīng)取得很大程度上的突破。在歐美、日本等一些發(fā)達(dá)國(guó)家，LED燈具產(chǎn)業(yè)已經(jīng)相當(dāng)普遍。對(duì)于一些技術(shù)要求不高，污染嚴(yán)重的環(huán)節(jié)，逐漸向中國(guó)轉(zhuǎn)移，比如，下游產(chǎn)業(yè)，技術(shù)上的要求不是很高，需要大量廉價(jià)勞動(dòng)力，在中國(guó)得以迅速發(fā)展。而在巴西，印度等一些發(fā)展中國(guó)家還未形成規(guī)模，因此中國(guó)得LED燈具行業(yè)已經(jīng)處在黃金時(shí)期，將來(lái)誰(shuí)能抓住機(jī)會(huì)，誰(shuí)就能引領(lǐng)燈具行業(yè)潮流。在中國(guó)，LED照明燈具行業(yè)已經(jīng)形成相當(dāng)完整的產(chǎn)業(yè)鏈，為我國(guó)的傳統(tǒng)照明產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型提供了很好的基礎(chǔ)。但是，

17、燈具裝配的行業(yè)人才奇缺，員工素質(zhì)普遍偏低，對(duì)光源、電源的參數(shù)理解不透徹，對(duì)工藝細(xì)節(jié)掌握不夠牢固，成產(chǎn)成本居高不下，各燈具企業(yè)之間競(jìng)爭(zhēng)激烈，尚未形成統(tǒng)一的成產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，配件、資源的整合利用很少。未來(lái)中國(guó)LED燈具行業(yè)的走向，將取決于政府的政策和散熱技術(shù)的突破。序號(hào)項(xiàng)目1面蓋2趴腳3彈簧4玻璃5反光罩6面蓋7固定蓋8光源9散熱器12螺絲 表1-1 筒燈裝配(zhungpi)零件 圖1-2 飛碟系列筒燈的裝配圖 LED燈具，是由光源，電源，燈體以及其他零部件組裝而成，燈具行業(yè)，可以說(shuō)是LED產(chǎn)業(yè)鏈與市場(chǎng)最接近的一個(gè)行業(yè)，將自制或者外購(gòu)回來(lái)(hu li)的零件，組裝成一個(gè)合格的燈，這就是燈具行業(yè)的實(shí)質(zhì)。列

18、舉(lij)一個(gè)LED應(yīng)用非常成功的地方：中山古鎮(zhèn)。古鎮(zhèn)是中國(guó)照明燈具行業(yè)的佼佼者，古鎮(zhèn)的街道，民房，無(wú)一不是傾心于LED行業(yè)，形成了良好的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，但同時(shí)也造成了一些不好的現(xiàn)象，這使得LED市場(chǎng)混亂，各種燈具層出不窮，使得供應(yīng)商之間的惡性比價(jià)以及產(chǎn)品質(zhì)量不能保證。談到燈具的零部件，多數(shù)燈具都會(huì)裝配有支架，彈片，固定片，彈簧，螺絲，等等，裝配過(guò)程中還會(huì)用到膠水、導(dǎo)熱膏、墊片等輔料。裝配燈具時(shí)需要的工具也不少，常用的有扳手，螺絲刀，刀片，剪刀，還需用到打釘機(jī)，回流焊，貼片機(jī)，移印臺(tái)等大型機(jī)器。常見(jiàn)的LED燈具成品如下圖所示。 圖1-3 軌道射燈 圖1-4 天花燈 圖1-5 球泡燈 圖1-6 筒燈

19、 圖1-7 泛光燈 圖1-8 路燈(ldng) 從公國(guó)海關(guān)官方網(wǎng)站提取到的數(shù)據(jù)顯示本年度我國(guó)已經(jīng)(y jing)出口的照明產(chǎn)品數(shù)量如下 圖1-9 我國(guó)2014年第一季度照明燈具出口量 外銷(xiāo)的照明(zhomng)產(chǎn)品中，相當(dāng)一部分是LED。2014年1月到4月，照明產(chǎn)品外銷(xiāo)金額超過(guò)120億元，比去年的統(tǒng)計(jì)數(shù)量增長(zhǎng)25% 。由此可見(jiàn)LED國(guó)外市場(chǎng)有很大的潛力。經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型，總是伴隨著一些不好的現(xiàn)象，我國(guó)LED燈具產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)比較混亂；一些小企業(yè)，小作坊，自行購(gòu)買(mǎi)光源，電源，小批量生產(chǎn)的燈具，在市場(chǎng)上，沒(méi)有政府制定的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，造成消費(fèi)者無(wú)法識(shí)別，無(wú)法分辨燈具的好壞；縱觀我國(guó)LED行業(yè)，售后服務(wù)這一板塊還不

20、夠完善?？蛻?hù)使用產(chǎn)品過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題尋求幫助較難。目前，俄羅斯，巴西，印度，印尼等國(guó)家正在努力尋求照明行業(yè)的節(jié)能減排的轉(zhuǎn)型，對(duì)LED燈具的需求量巨大。目前，非洲國(guó)家由于太路后，LED產(chǎn)品在當(dāng)?shù)貢簳r(shí)無(wú)法打開(kāi)銷(xiāo)售市場(chǎng)。1.2 LED散熱技術(shù)(jsh)概述 散熱問(wèn)題(wnt)，是LED燈具行業(yè)的瓶頸問(wèn)題。對(duì)于(duy)一個(gè)成品燈來(lái)講，光源、電源都會(huì)產(chǎn)生熱量，當(dāng)光源、電源產(chǎn)生的熱量無(wú)法及時(shí)傳遞出去，就會(huì)導(dǎo)致光源或者電源的溫度過(guò)高而燒壞。因此在研究LED的散熱問(wèn)題時(shí)光源或者驅(qū)動(dòng)的溫度是一個(gè)極其重要的因素。 LED在發(fā)光的同時(shí)，產(chǎn)生熱量，為了使光源、電源不會(huì)因?yàn)闇囟冗^(guò)高而燒毀，因此需要把芯片和驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的熱量

21、傳遞出去。本文討論的大功率LED散熱技術(shù)主要是指LED燈具的散熱。首先，LED芯片產(chǎn)生的熱量通過(guò)底部?jī)蓚€(gè)引腳和環(huán)氧樹(shù)脂散發(fā)出去，但是光源安裝在散熱器上，導(dǎo)致整個(gè)燈具外殼溫度升高，外殼的溫度與光源的溫度的溫差不能太小，要降低光源的溫度，就要想辦法將外殼燈具外殼上的熱量散發(fā)出去。光源與燈體的接觸是否良好，燈具外殼的形狀、材質(zhì)，散熱器片的方向和疏密程度，散熱片的長(zhǎng)度和大小，光源PCB與燈具外殼的接觸面積，散熱膏的導(dǎo)熱系數(shù)，散熱膏的涂抹厚度，也會(huì)對(duì)燈體的熱量散發(fā)產(chǎn)生重要的影響。如果客戶(hù)要求燈具要有防水功能的，那么對(duì)于整個(gè)LED的散熱的技術(shù)要求就會(huì)提高，如果是室內(nèi)照明，不要求防水的話(huà)，那么自然風(fēng)可以與光

22、源直接接觸，對(duì)于散熱的要求就可以降低很多，另外，組成LED成品燈的每一種零部件，比如，反光罩，螺絲，面蓋，玻璃，以及其他的各種零部件，對(duì)與LED的散熱問(wèn)題都有影響。雖然LED驅(qū)動(dòng)電源在通電后也會(huì)發(fā)熱，但是驅(qū)動(dòng)電源產(chǎn)生的熱量可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)外殼很快地散發(fā)到空氣中去，因此，驅(qū)動(dòng)的散熱我們?cè)谶@里不做具體討論。 1.2.1 在燈體和PCB之間用導(dǎo)熱硅脂填充 導(dǎo)熱硅脂是當(dāng)今LED燈具行業(yè)常用的東西，只要是涉及到LED光源的產(chǎn)品，都和導(dǎo)熱硅脂分不開(kāi)。因?yàn)镻CB和燈體外殼之間接觸得越近，越有利于熱量的傳遞。但是，光源和散熱器之間肯定會(huì)留有空隙的，這就需要在兩者之間均勻地涂抹一層細(xì)薄的導(dǎo)熱硅脂，但是，導(dǎo)熱硅脂不是

23、涂得越多就越好。因?yàn)樯岣嗟纳嵝Чh(yuǎn)遠(yuǎn)比不上金屬外殼的散熱效果，涂抹導(dǎo)熱硅脂的目的只是讓光源與散熱器更好地接觸，讓光源產(chǎn)生的熱量更好地通過(guò)散熱器傳導(dǎo)出去。當(dāng)然，散導(dǎo)熱硅脂也有導(dǎo)熱系數(shù)的大小之分，根據(jù)光源的不同功率，可以選用不同的導(dǎo)熱硅脂，每個(gè)公司都有不同的規(guī)定，通常是功率越大的光源，用越好的導(dǎo)熱硅脂。 1.2.2 適當(dāng)(shdng)地選取散熱體 散熱體就是燈具外殼(wi k)，很多人稱(chēng)其為散熱器。外殼(wi k)應(yīng)具有防水、散熱性能優(yōu)越和輕便的特點(diǎn)，其外表還應(yīng)該具有客觀性。眾多金屬中，適合用來(lái)做LED散熱器的，就是鋁了。但是，就算同樣是鋁合金做出來(lái)的散熱器，也有不同的散熱效果。因?yàn)榭梢栽谥谱?/p>

24、鋁合金時(shí)在鋁中加入不同的元素，制出性能等各方面相差很大的鋁合金散熱器?，F(xiàn)在相當(dāng)一部分公司在封裝LED的時(shí)候用的是陶瓷基板，用陶瓷基板來(lái)做LED光源的成本跟用鋁基板的成本已經(jīng)基本持平，需要的只是技術(shù)上的突破。預(yù)計(jì)將來(lái)可能會(huì)出現(xiàn)陶瓷制作的散熱器，更低碳，更環(huán)保。LED散熱器五花八門(mén)，如下圖所示： 圖1-10 各種形式的LED散熱器 散熱器的翹片厚度，翹片疏密程度，散熱器與光源接口的部分的平整程度，散熱器的材料，散熱片的大小，散熱片疏密程度等等因素，都對(duì)LED 光源的散熱有一定程度的影響。選取散熱體時(shí)，第一考慮要素是客戶(hù)需要買(mǎi)的成品燈的價(jià)格水平，其次才考慮散熱器的材料，形狀。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，客戶(hù)就是上帝

25、。1.3 課題(kt)研究的意義放眼當(dāng)今世界，全地球人都在倡導(dǎo)節(jié)能(ji nn)減排，低碳生活。而被人譽(yù)為第四代救世光源的LED，具有體積(tj)小，耗電量小，性?xún)r(jià)比高，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。LED正在取代節(jié)能燈成為人們?nèi)粘＜揖诱彰骱凸舱彰鞯闹饕a(chǎn)品。然而，影響當(dāng)前LED燈具事業(yè)發(fā)展的因素主要是技術(shù)的突破和政府政策的鼓勵(lì)。在技術(shù)方面，光源的散熱方面是一個(gè)瓶頸問(wèn)題，很多LED燈具企業(yè)在生產(chǎn)LED燈的過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)爆炸，光源燒壞，光源銀支架被硫化，等問(wèn)題頻繁出現(xiàn)，這些問(wèn)題都與LED的散熱性能息息相關(guān)。研究大功率LED 的散熱性能，不僅有利于推動(dòng)整個(gè)LED產(chǎn)業(yè)的社會(huì)必要?jiǎng)趧?dòng)時(shí)間的縮短，盡快取得技術(shù)上的突

26、破，而且對(duì)于一個(gè)應(yīng)用物理學(xué)，光電子工程方向的學(xué)生來(lái)說(shuō)，將大功率LED散熱作為為畢業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)對(duì)待，有利于我對(duì)本專(zhuān)業(yè)知識(shí)的鞏固，學(xué)以致用。在不久的將來(lái)，LED肯定會(huì)向集成化，小型化的方向發(fā)展的時(shí)候，會(huì)遇到更多的散熱方面的問(wèn)題，研究大功率LED的散熱性能，對(duì)于我個(gè)人以后在LED行業(yè)的發(fā)展，大有益處。 影響(yngxing)LED散熱的因素2.1 導(dǎo)熱(dor)硅脂的導(dǎo)熱系數(shù)(xsh)和涂抹厚度對(duì)LED散熱的影響實(shí)驗(yàn)分組ABCD燈具名稱(chēng)90直筒可調(diào)天花燈90直筒天花燈90直筒可調(diào)天花燈90直筒可調(diào)天花燈導(dǎo)熱硅脂類(lèi)型SC102，導(dǎo)熱系數(shù)1.0SC102，導(dǎo)熱系數(shù)1.0SC200，導(dǎo)熱系數(shù)2.0SC200，

27、導(dǎo)熱系數(shù)2.0導(dǎo)熱硅脂厚度0.5mm1.0mm0.5mm1.0mm環(huán)境溫度26.126.126.126.1 表2-1 用控制變量法研究影響LED散熱性能的因素的實(shí)驗(yàn)分組 用控制變量法研究導(dǎo)熱系數(shù)和導(dǎo)熱膏涂抹厚度對(duì)LED散熱的影?？刂频膬蓚€(gè)變量：導(dǎo)熱硅脂的導(dǎo)熱系數(shù)和導(dǎo)熱硅脂的涂抹厚度。實(shí)驗(yàn)時(shí)間是2013年11月。如上表所示。在通電的120分鐘時(shí)間內(nèi)，用萬(wàn)用表測(cè)量相應(yīng)燈具的光源溫度，外殼溫度，將的出來(lái)的溫度數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)成為如下的折線統(tǒng)計(jì)圖。圖2-1 散熱膏的厚度對(duì)LED散熱影響 圖2-2 導(dǎo)熱(dor)膏的導(dǎo)熱熱系數(shù)對(duì)LED散熱的影響 由上圖可以(ky)看出，導(dǎo)熱系數(shù)越高，LED的散熱性能越好，涂抹的

28、厚度越薄，LED的散熱效果更好。因此，我們(w men)在生產(chǎn)中，對(duì)于發(fā)熱比較大的光源要用導(dǎo)熱系數(shù)比較高的導(dǎo)熱硅脂，涂抹散熱膏的時(shí)候要盡量薄一點(diǎn)，這樣有利于光源產(chǎn)生的熱量及時(shí)散發(fā)出去，從而延長(zhǎng)光源的使用壽命。2.2 散熱片的大小，疏密程度對(duì)LED散熱性能的影響實(shí)驗(yàn)分組ABCD燈具名稱(chēng)8寸直筒筒燈8寸直筒筒燈8寸直筒筒燈8寸直筒筒燈散熱片大小大大小小疏密程度疏密疏密表2-2 用控制變量法研究散熱片大小和散熱片疏密程度對(duì)LED散熱性能的影響的實(shí)驗(yàn)分組情況 本次實(shí)驗(yàn)用的散熱器是我司自行設(shè)計(jì)的孔明帽系列大散熱器，實(shí)驗(yàn)時(shí)間是在2014年3月份。 通電時(shí)間/minDBAC034343434150.449.

29、547.953.1253.652.151.658.7355.856.853.461.6458.457.756.764.9562.759.359.767.5665.663.46270.7768.666.765.872.4871.269.167.174.3973.571.570.676.8通電時(shí)間/minDBAC107573.473.478.21177.375.176.680.91279.876.278.583.71382.278.680.485.41486.882.481.787.51588.185.182.688.12095.390.487.392.43095.191.287.693.5609

30、5.891.587.593.212095.591.787.893.4 表2-3 散熱片大小和疏密程度的實(shí)驗(yàn)中各組實(shí)驗(yàn)所測(cè)出來(lái)的光源溫度隨通電時(shí)間的變化情況(qngkung)統(tǒng)計(jì)圖2-2 散熱片疏密(sh m)程度和大小與光源溫度的變化關(guān)系的折線統(tǒng)計(jì)圖空氣流通對(duì)熱量的散發(fā)有決定性作用。就散熱片的疏密程度來(lái)說(shuō)，密集型散熱片阻礙了散熱片間的空氣流通，因此光源(gungyun)的溫度上升很快。由于散熱器和光源之見(jiàn)涂抹有一層導(dǎo)熱硅脂，光源所產(chǎn)生的熱量不能立刻傳遞給散熱器，因此散熱器的溫度上升較光源慢，溫度上限也遠(yuǎn)比光源溫度低，如果將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做成散點(diǎn)圖的形式，再將其散點(diǎn)連接起來(lái)，更加直觀地反應(yīng)出散熱片的大

31、小和疏密程度對(duì)LED散熱的影響。對(duì)于大散熱片來(lái)說(shuō)，散熱片表面與空氣的接觸面積較大，使得熱量很快通過(guò)空氣的流動(dòng)傳遞出去。 由上圖可以看出，就散熱片大小來(lái)說(shuō)，大型散熱片比小型散熱片的散熱效果效果更好。就散熱片的疏密程度來(lái)說(shuō)，疏型散熱片比密集型散熱片的散熱效果更好。 光源與散熱器的溫度對(duì)LED 發(fā)光(f un)的影響本人此次畢業(yè)設(shè)計(jì)所用(su yn)到數(shù)據(jù)全部在廣州市光為照明科技有限公司測(cè)量得出。數(shù)據(jù)測(cè)量地點(diǎn)為車(chē)間老化室以及樣品制作室。測(cè)量用到的工具為溫度測(cè)試儀，萬(wàn)用表，及積分球。數(shù)據(jù)測(cè)量時(shí)間為2013年10月到2014年5月，前后耗時(shí)半年，由于光為生產(chǎn)品質(zhì)部要對(duì)每一款大功率LED成品等進(jìn)行溫度變化

32、測(cè)試，因此(ync)在測(cè)量的時(shí)候本人直接從品質(zhì)部得到大量數(shù)據(jù)。 我們都知道，LED發(fā)光的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，光也是一種能量，有光就有熱。下面是部分燈具通電一段時(shí)間之后相關(guān)的溫度和電流電壓的數(shù)據(jù)情況。3.1 直筒5寸筒燈數(shù)據(jù)分析舉例 直筒5寸筒燈，用的驅(qū)動(dòng)是的是公司生產(chǎn)的輸出可調(diào)式驅(qū)動(dòng)，我司自制COB光源，孔明帽系列大散熱器，所用導(dǎo)熱硅脂是導(dǎo)熱系數(shù)為2.0的SC系列導(dǎo)熱硅脂。本次的數(shù)據(jù)溫度和功率，電流和電壓四種，對(duì)于每一種燈的溫度變化，計(jì)算光源和外殼的溫度差，將一款燈的光源外殼溫度計(jì)算出平均值，將每一種燈的功率和發(fā)光效率計(jì)算出平均值。直通5寸筒燈光源溫度驅(qū)動(dòng)溫度外殼溫度環(huán)境溫度環(huán)境濕度電流電壓

33、功率0262626266500012927.12728650.07692220.616.96855223228.527.528650.07666220.616.91119633929.628.635650.07756220.617.10973644530.229.538650.07766220.61753038650.07742220.617.07885265636.932.440650.07625220.616.8207575837.435.641.2650.07583220.616.728098859.337.836.442.5650.07781220.617.1

34、64886961.839.737.841650.07732220.617.0567921064.141.939.740.5650.07711220.617.0104661168.542.241.342650.07658220.616.8935481269.443.542.241650.07769220.617.1384141359.443.242.941650.07582220.616.7258921459.743.243.640650.07521220.616.5913261559.642.543.942650.07492220.616.5273522058.243.64440650.074

35、85220.616.511913060.441.844.340650.07495220.616.533976059.542.244.341650.07499220.616.54279412058.54144.240650.07488220.616.518528表3-1 5寸直筒筒燈通電后各個(gè)(gg)零件的溫度變化及其電流電壓變化情況圖3-2 外殼溫度(wnd)與LED電流的關(guān)系圖3-1 圖3-3 5寸直筒筒燈通電(tng din)后各個(gè)零件及環(huán)境的溫 度變化 圖3-4 外殼溫度(wnd)與LED功率的關(guān)系 直筒5寸筒燈通電后，光源，電源，外殼這三個(gè)零部件，發(fā)光效果達(dá)到穩(wěn)定之后，光源的溫度最高，

36、外殼的溫度次之，最低是驅(qū)動(dòng)的溫度。將外殼溫度與LED電流和功率用散點(diǎn)圖統(tǒng)計(jì)出來(lái)如圖3-2所示，雖然在曲線上有所波動(dòng)，但是從總體上看還是功率隨著外殼溫度的上升呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。對(duì)比功率與溫度和電流與溫度這兩張圖，發(fā)現(xiàn)其實(shí)溫度對(duì)功率的影響就可以看做是溫度對(duì)電流的影響。因?yàn)樵谡麄€(gè)(zhngg)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中使用的驅(qū)動(dòng)電源是恒壓電源，電壓一直保持在220.6V.3.2 樣板(yngbn)1 6寸經(jīng)濟(jì)版玻璃筒燈數(shù)據(jù)分析案例說(shuō)明：巴西訂單6寸經(jīng)濟(jì)版筒燈，用的是我司自制的18w 單顆COB光源，用的是zaga板，顯色指數(shù)是大于70，允許輸入的電壓幅度為3440V，用伊戈?duì)柟旧a(chǎn)的EMC驅(qū)動(dòng)器，輸入電壓幅度為8

37、5265V，恒流驅(qū)動(dòng)的輸出電流為500MA。與光為自制18W燈珠完全匹配。選用此款燈具作為測(cè)試分析的主要對(duì)象之一的原因是這款燈在我司比較成熟，前后做過(guò)10000多個(gè)，標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的異常很少。通電時(shí)間/min光源溫度外殼溫度電流電壓功率034.332.300153.732.20.50135.8217.94582269.733.40.50135.4117.74041370.833.90.50135.3917.73039474.936.30.50135.3317.70033576.437.40.50135.3117.69031677.638.30.50135.317.6853778.93

38、9.50.50135.2817.67528880.340.40.50135.2617.66526981.641.40.50135.2417.655241082.842.60.50135.2317.650231183.342.50.50135.2217.645221283.842.60.50135.2117.640211384.342.80.50135.2117.640211484.743.20.50135.217.63521584.843.30.50135.217.63522085.143.70.50135.1917.630193086.844.60.50135.1717.620176087.

39、945.30.50135.1617.6151612087.845.50.50135.1617.61516表3-2 用巴西訂單，6寸經(jīng)濟(jì)版玻璃筒燈做的測(cè)試得出的數(shù)據(jù)(shj)統(tǒng)計(jì)圖形圖3-5 6寸經(jīng)濟(jì)版筒燈光源溫度與通電時(shí)間(shjin)的關(guān)系 由此統(tǒng)計(jì)圖可以看出，電源接通后光源溫度迅速上升(shngshng)至85度左右，并在30分鐘之后達(dá)到最高溫度，之后一直維持在高溫狀態(tài)。圖3-6 6寸經(jīng)濟(jì)版筒燈燈具外殼溫度(wnd)與通電時(shí)間的關(guān)系圖3-7 6寸經(jīng)濟(jì)版筒燈光源(gungyun)溫度與兩端電壓的變化統(tǒng)計(jì)圖 由上圖可以看出，當(dāng)光源溫度升高的時(shí)候，路端電壓在逐漸下降，經(jīng)過(guò)(jnggu)一段時(shí)間后

40、電壓保持穩(wěn)定，初步猜測(cè)是溫度升高后降低了光源內(nèi)部的電阻，由于是橫流驅(qū)動(dòng)，因此光源內(nèi)部的電流大小保持不變，路端電壓降低。圖3-8 6寸經(jīng)濟(jì)版筒燈功率與光源溫度的關(guān)系曲線從上述(shngsh)溫度與LED發(fā)光效率的統(tǒng)計(jì)分析圖可以看出（1）在一定的范圍(fnwi)內(nèi)，隨著溫差的升高，LED的發(fā)光效率逐漸降低，最終達(dá)到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的數(shù)值;（2）導(dǎo)熱硅脂的導(dǎo)熱系數(shù)(xsh)越高，LED的散熱效果越明顯；（3）涂抹散熱膏的厚度比較薄的，比厚度較厚的散熱效果好； 由上統(tǒng)計(jì)圖可以看出，燈具外殼（散熱器）的溫度從環(huán)境溫度一直往上升，但是升高的速度沒(méi)有光源的快，外殼溫度在通電30分鐘后上升到45度左右達(dá)到最高溫度

41、，然后一直波動(dòng)保持不變，因?yàn)榇藭r(shí)光源的溫度一直保持不變，外殼與空氣接觸面積很大，光源產(chǎn)生的熱量通過(guò)導(dǎo)熱膏傳給外殼，通過(guò)外殼把熱量散發(fā)出去，外殼的溫度大約是光源的一半，外殼溫度達(dá)到穩(wěn)定說(shuō)明光源產(chǎn)生熱量的速度跟外殼的散熱速度達(dá)到平衡狀態(tài)。3.3 樣板2.印度訂單30W工礦燈的分析 2014年4月中旬，印度訂單三色紅綠黃30W工礦燈開(kāi)始投產(chǎn)，生產(chǎn)期間做了大量的測(cè)試，包括溫度，色溫，功率，顯色指數(shù)等等?，F(xiàn)在以紅色工礦燈的溫度和電流電壓來(lái)分析大功率LED的散熱性能。通電時(shí)間/min光源溫度外殼溫度環(huán)境溫度電流電壓功率057.727.45270.552.826.4159.8529.34270.554.22

42、27.11261.4430.58270.553.7126.855363.8731.91270.554.9227.46465.1932.96270.555.1227.56567.5634.56270.555.3427.67668.8335.98270.556.3628.18769.5136.92270.556.828.4870.237.65270.556.9528.475971.838.77270.558.1129.0551072.839.67270.558.4929.2451174.540.81270.558.5129.2551276.642.85270.558.6229.311378.944

43、.53270.558.5529.2751480.8546.97270.558.4329.2151582.8448.86270.558.3729.1852089.6652.34270.558.229.13092.4755.46270.557.8128.9056093.8756.1270.557.9428.97表3-3 30W工礦燈通電后各參數(shù)(cnsh)的變化情況 圖3-9 30W工礦燈通電后溫度(wnd)，功率的變化情況 由上圖可以(ky)看出，光源溫度逐漸升高,LED的功率降低，因此要想辦法降低LED光源的最高溫度，以提高LED內(nèi)部的能量使用率（1）當(dāng)溫度逐漸升高的過(guò)程中，LED芯片的發(fā)射波

44、長(zhǎng)發(fā)生改變，通常都是發(fā)射波長(zhǎng)變長(zhǎng)，這樣，熒光粉的激發(fā)波段就變窄了，發(fā)射波長(zhǎng)和激發(fā)波長(zhǎng)越來(lái)越不匹配，導(dǎo)致了LED的發(fā)光效率降低。（2）金屬散熱器與光源接觸的地方，是光源產(chǎn)生的熱量傳遞的主要通道，如果沒(méi)有散熱膏的填充，金屬外殼和光源不能夠很好地接觸，往往會(huì)造成光源產(chǎn)生的大量熱量不能夠順利傳遞出去，導(dǎo)致光源溫度過(guò)高，當(dāng)在光源和金屬外殼之間均勻地涂抹一層散熱膏時(shí)，光源產(chǎn)生的熱量通過(guò)散熱膏傳遞給金屬外殼，加大了金屬外殼跟光源的間接接觸面積，使熱量得到了很好的傳遞。（3）散熱膏的作用，只是用來(lái)使光源和金屬外殼更好地接觸，但是，散熱膏的散熱效果沒(méi)有金屬外殼的散熱好，如果在光源和金屬外殼之間涂上太多的散熱膏，

45、就會(huì)阻礙光源產(chǎn)生的熱量向外殼傳播，所以說(shuō)，散熱膏不是涂得越多越好。（4）拿我們車(chē)間生產(chǎn)的PAR系列的燈具來(lái)說(shuō)，那些燈體都是在表面噴涂一層油漆的，這樣我們?cè)谘b光源時(shí)，沒(méi)有去掉燈體上與光源接觸的那部分油漆，這就相當(dāng)于在散熱膏和燈體之間加多了一層導(dǎo)熱能力不好的散熱膏，阻礙了熱量的傳遞。去掉燈體和光源之間的金屬油漆的，比沒(méi)有去掉金屬油漆的LED散熱效果明顯優(yōu)越。 案例(n l)分析及結(jié)論(jiln)篇4.1 150W工礦(n kun)燈的死燈案例 2013年11月，巴西客戶(hù)訂單的180W工礦燈，用的是本公司自行設(shè)計(jì)封裝的COB光源，明偉公司提供電源，公司老化時(shí)間規(guī)定為24個(gè)小時(shí)以上，在老化期間，工礦燈

46、完全沒(méi)有問(wèn)題，產(chǎn)品出口到客戶(hù)手中，在現(xiàn)場(chǎng)用了將近1個(gè)星期之后，我司接到客戶(hù)投訴電話(huà)，有4到5個(gè)工礦燈出現(xiàn)死燈現(xiàn)象，于是我司決定將壞死的LED工礦燈召回處理，拆開(kāi)發(fā)現(xiàn)，光源與散熱器鋁基板之間涂抹的散熱膏厚度太后，由于散熱膏的散熱效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如金屬外殼好，導(dǎo)致光源產(chǎn)生的熱量無(wú)法通過(guò)厚厚的散熱膏，傳遞到燈體上散發(fā)出去，所以導(dǎo)致光源燒壞。4.2 180W工礦(n kun)燈的光源報(bào)廢案例2014年開(kāi)年初，國(guó)內(nèi)客戶(hù)訂單的180W工礦燈200多個(gè)，用的光源是我司自制COB光源，電源是明偉公司提供的30V，6A的方案。此批工礦燈在2天的老化時(shí)間全部(qunb)燒壞，經(jīng)過(guò)總結(jié)分析發(fā)現(xiàn)，是由于光源通過(guò)的電流過(guò)高導(dǎo)致溫度超過(guò)制定上限所以全部燒壞。這種低電壓，高電流的方案在行業(yè)界已經(jīng)淘汰，低電壓高電流這種方案對(duì)于光源的要求比較高。接下來(lái)我們購(gòu)進(jìn)了一批高電壓，低電流（60V,3A）的驅(qū)動(dòng)器，盡量減小光源所通過(guò)的電流，減少光源產(chǎn)生的熱量。4.3 22W的T10光管光源硫化(lihu)案例2014年5月，國(guó)內(nèi)訂單的2000條T10光管在老化過(guò)程中發(fā)現(xiàn)光源變黑，燈珠壞死的現(xiàn)象。用的燈珠是藍(lán)箭公司封裝的5630貼片燈珠，色溫是7000K。研究發(fā)現(xiàn)，藍(lán)箭光源壞死的現(xiàn)象屬于硫化現(xiàn)象，是因?yàn)橥饨绲牧蛟剡M(jìn)入到貼片光源與銀支架接觸生成硫化銀的結(jié)果。但是如果用鴻利光電