一種新的計算LED熱量產(chǎn)生的方法分析.doc

一種新的計算LED熱量產(chǎn)生的方法分析 截至目前為止，白光LED的熱分析一直是一個不完美的科學(xué)。 常常led燈和燈具制造商依靠不足，不準(zhǔn)確或無形的數(shù)據(jù)，以確定他們的應(yīng)用程序中的LED的散熱性能，作為一個結(jié)果，可能超過設(shè)計自己的散熱器設(shè)計。 該行業(yè)的最常用的方法計算功率LED光輻射轉(zhuǎn)換成多少，又有多少熱量實際上是產(chǎn)生，墻插效率（WPE）的基礎(chǔ)上。 WPE的麻煩是，它可以在同一產(chǎn)品類別的LED器件之間顯著變化，因此很難比較LED燈泡和燈具制造商產(chǎn)品。 此外，WPE是經(jīng)常使用的操作條件下的函數(shù)。 本文提供了一個簡單的替代估計產(chǎn)生的熱量由LED發(fā)光效率的基礎(chǔ)上輻射（LER）。 可續(xù)年期國家的最先進(jìn)的，熒光粉轉(zhuǎn)換白光LED仍然相當(dāng)穩(wěn)定，使燈具設(shè)計師使用這個指標(biāo)迅速逼近，這是由LED產(chǎn)生的熱量。LED和散熱在熱模擬中，LED是有時建模為簡單的電阻加熱器進(jìn)入一個LED的電功率被轉(zhuǎn)換成熱，然后，反過來，從燈具消散。 這個假設(shè)的問題是，它是過于保守：熒光粉轉(zhuǎn)換白光LED亮度高，現(xiàn)在通常轉(zhuǎn)換傳入的電力的30，皇家藍(lán)色LED轉(zhuǎn)化為光，而轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到50以上。 因此，總的功率量，高亮度發(fā)光二極管被作為熱量耗散往往遠(yuǎn)低于進(jìn)入的LEDs的總電功率。如果這減少熱量產(chǎn)生能力沒有正確占熱模擬，預(yù)測的溫度在所得到的燈具將過高時，將需要一個更復(fù)雜的，更昂貴的散熱器設(shè)計。 這是特別重要的，在這些應(yīng)用程序中大量的熱量（5W-10W）從一個小的PCB板和機(jī)械約束的散熱片，如加裝LED燈泡要消散。 為了評估一盞燈或燈具棧的熱性能，設(shè)計者必須正確占到多大比例傳入的電力轉(zhuǎn)換成光，并轉(zhuǎn)換成熱能的百分比。LED產(chǎn)業(yè)往往依賴于一個指標(biāo)叫墻插效率（WPE）估計一個LED所產(chǎn)生的熱量。 WPE的被定義為進(jìn)入LED的總電功率除以由LED發(fā)射的總輻射功率的比例。 因為WPE是依賴于額定磁通和電壓的LED和實際的驅(qū)動電流和結(jié)溫是一個強(qiáng)大的功能，它可以在同一產(chǎn)品類別的LED器件之間顯著不同。 因此，很難定義一個單一的“典型的”WPE的值，以提供足夠的精度，在熱評價在不同的驅(qū)動條件，焊劑和紙槽電壓為特定的LED產(chǎn)品類別的組合。 相比較而言，輻射的發(fā)光效率（LER）是一個引人注目的替代WPE做LED應(yīng)用的熱評估時。 另一個LED的性能指標(biāo)中，LER量化多么出色的光源產(chǎn)生可見光。 更具體地，LER定義為總的明視相同的源所發(fā)射的總輻射功率（以瓦特為單位）除以由光源發(fā)射的光通量（流明）。 可以很容易地用于LED的LER值是來自于輻射的光譜功率分布，通常發(fā)布的LED的數(shù)據(jù)表中（參見圖1）。 WPE不同的是，LER不會有很大差異根據(jù)額定磁通和電壓的LED或?qū)嶋H的驅(qū)動電流和結(jié)溫（參見圖2和圖3）。 一旦已知LERis的的值，由LED產(chǎn)生的總熱量可以計算如下： 其中“菱形符號”的LER值，為所考慮的LED，LED的驅(qū)動電流，LED的正向電壓在操作條件下，在操作條件下的LED的總光通量。 例如，考慮一個熒光粉轉(zhuǎn)換白光LED具有典型LER值300lm/Wrad的。 現(xiàn)在假定，該指示燈供電的驅(qū)動電流的電流為1000mA，導(dǎo)致光通量為300LM和2.9V的正向電壓。 此LED所產(chǎn)生的熱的總量是根據(jù)上面的公式，然后1.9W。 由于最近的進(jìn)步，在生產(chǎn)過程中的熒光體轉(zhuǎn)換的白色LEDs已啟用準(zhǔn)確的色點在相同的產(chǎn)品類別之內(nèi)的LED控制，LER值是在同一個產(chǎn)品系列的LED更加一致。 事實上，領(lǐng)先的制造商，如飛利浦Lumileds公司，提供出色的色