Wärmeableitung von Hochleistungs-LEDs
LED ist ein optoelektronisches Gerät. Während des Betriebs werden nur 15 bis 25 % der elektrischen Energie in Lichtenergie umgewandelt, der Rest der elektrischen Energie beträgt nahezuwerden in Wärmeenergie umgewandelt, wodurch die Temperatur der LED steigt. Bei Hochleistungs-LEDs ist die Wärmeableitung ein großes Problem, das einer besonderen Untersuchung bedarf. Wenn beispielsweise der photoelektrische Umwandlungswirkungsgrad einer weißen 10-W-LED wie oben erwähnt 20 % beträgt, werden 8 W elektrische Energie in Wärmeenergie umgewandelt. Wenn keine Maßnahmen zur Wärmeableitung getroffen werden, steigt die Kerntemperatur der Hochleistungs-LED schnell an. Wenn der TJ-Wert ansteigt und die maximal zulässige Temperatur (normalerweise 150 °C) überschreitet, wird die Hochleistungs-LED durch Überhitzung beschädigt. Daher ist bei der Entwicklung von Hochleistungs-ED-Lampen die Wärmeableitungsgestaltung die wichtigste Entwurfsarbeit.
Darüber hinaus reicht es bei der Berechnung der Wärmeableitung allgemeiner Leistungsgeräte (z. B. Netzteil 1C) aus, solange die Sperrschichttemperatur unter der maximal zulässigen Sperrschichttemperatur (im Allgemeinen 125 °C) liegt. Bei Hochleistungs-LED-Wärmeableitungsdesigns liegt die Anforderung an den TJ-Wert jedoch weit unter 125 °C. Der Grund dafür ist, dass TJ einen großen Einfluss auf die Lichtextraktionsrate und die Lebensdauer der LED hat: Je höher der TJ, desto geringer die Lichtextraktionsrate und desto kürzer die Lebensdauer der LED.
Wärmeableitungspfad einer Hochleistungs-LED.
Hochleistungs-LEDs legen bei der konstruktiven Gestaltung großen Wert auf die Wärmeableitung. Einige Designer haben ein großes Wärmeableitungspad aus Metall unter dem Chip, wodurch die Wärme des Chips durch das Wärmeableitungspad nach außen verteilt werden kann. Hochleistungs-LEDs werden auf eine Leiterplatte (PCB) gelötet. Die Unterseite des Wärmeableitungspads ist mit der kupferkaschierten Oberfläche der Leiterplatte verschweißt, und die größere kupferkaschierte Schicht wird als Wärmeableitungsoberfläche verwendet. Um die Wärmeableitungseffizienz zu verbessern, wird eine doppelschichtige kupferkaschierte Leiterplatte verwendet. Dies ist eine der einfachsten Wärmeableitungsstrukturen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 02.03.2022
