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　　當(dāng)LED結(jié)溫升高時(shí)，發(fā)光材料的禁帶寬度將減小，導(dǎo)致LED發(fā)生波長變長，顏色向紅色偏移。當(dāng)LED結(jié)溫不超過其臨界溫度時(shí)，正向壓降隨溫度的變化是可逆的。一旦LED的結(jié)溫超過器件所能承受的最高臨界溫度時(shí)，LED的光輸出特性將會永久性的衰減。

　　LED是繼白熾燈、熒光燈和HID燈之后的第四代新型光源。LED光源的出現(xiàn)和發(fā)展，將引發(fā)照明領(lǐng)域的一次革命，具有劃時(shí)代的意義。概括的講，LED具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：

　　①LED是環(huán)保性能最好的光源。LED眩光少，光譜中沒有多余的紫外線和紅外線，不含汞等有害物質(zhì)，在運(yùn)輸、安裝和使用中不會破碎，廢棄物可回收，沒有污染。

　?、贚ED為固態(tài)冷光源，十分堅(jiān)固耐用壽命非常長。

　?、蹎紊院?，色彩豐富，燈光清晰柔和，并且可任意混合，從而使光色變幻多端。  

　?、荏w積小，重量輕，應(yīng)用靈活。

　?、蓓憫?yīng)速度快。白熾燈加電后需140-200ms的時(shí)間才能達(dá)到設(shè)定亮度，而LED通電后無需熱啟動時(shí)間，燈亮?xí)r間僅約60ns。

　?、薨l(fā)光效率高，能量消耗低，較同樣發(fā)光效率白熾燈節(jié)電80%。

　　基于以上優(yōu)點(diǎn)，LED燈具將會是照明行業(yè)的一大發(fā)展趨勢，用于室內(nèi)照明的大功率LED燈具在數(shù)量上也將有很大的發(fā)展。

　　一、LED燈具散熱系統(tǒng)的作用

　　當(dāng)電流通過LED時(shí)，其PN結(jié)的溫度將升高。結(jié)溫的變化勢必引起內(nèi)部電子和空穴濃度、禁帶寬度和電子遷移率等微觀參數(shù)的變化，從而使LED的光輸出、發(fā)光波長以及正向電壓等宏觀參數(shù)發(fā)生相應(yīng)的變化。（禁帶寬度是指一個(gè)能帶寬度(單位是電子伏特(ev)).固體中電子的能量是不可以連續(xù)取值的，而是一些不連續(xù)的能帶。要導(dǎo)電就要有自由電子存在。自由電子存在的能帶稱為導(dǎo)帶（能導(dǎo)電）。被束縛的電子要成為自由電子，就必須獲得足夠能量從而躍遷到導(dǎo)帶，這個(gè)能量的最小值就是禁帶寬度。）

　　實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)LED結(jié)溫升高時(shí)，發(fā)光材料的禁帶寬度將減小，導(dǎo)致LED發(fā)生波長變長，顏色向紅色偏移。當(dāng)LED結(jié)溫不超過其臨界溫度時(shí)，正向壓降隨溫度的變化是可逆的。一旦LED的結(jié)溫超過器件所能承受的最高臨界溫度時(shí)，LED的光輸出特性將會永久性的衰減。

　　圖1為結(jié)溫不同時(shí)，光輸出與時(shí)間的關(guān)系，其中，紅色為結(jié)溫74℃，藍(lán)色為結(jié)溫為63℃。 　　

　　由圖可見，當(dāng)結(jié)溫為74℃時(shí)，光輸出衰減到50%所需時(shí)間為2年，而結(jié)溫為63℃時(shí)，這一時(shí)間即增加到6年，可見結(jié)溫對LED使用壽命的影響是非常巨大的。

　　綜上所述，在LED燈具中，散熱系統(tǒng)的作用就變的尤其重要。目前市場上大功率LED室內(nèi)照明燈具的散熱外殼基本全部為鋁，塑料導(dǎo)熱材料還處于初期起步階段。飛利浦MASTER LED MR16 新式燈具成為了全球首例大功率LED 應(yīng)用，其鋁制外殼被Stanyl TC導(dǎo)熱塑料   所取代，同樣達(dá)到了散熱的目的。

　　下面兩張圖片中的鋁件雖然造型不同，起到的全部為散熱作用，圖左為中燈具為大功率射燈，外殼為鋁材料外表鍍鎳的散熱系統(tǒng)，圖右為蠟燭燈，中間部分為二次加工后用于散熱的鋁材料。

　　圖3為飛利浦公司推出的MASTER LED MR16，其散熱外殼材料為帝斯曼公司開發(fā)的Stanyl TC導(dǎo)熱塑料。

　　二、導(dǎo)熱塑料作為散熱系統(tǒng)材料的可行性

　　在散熱系統(tǒng)方面，一直以來都是以鋁作為材料。塑料由于其導(dǎo)熱系數(shù)很小，不能滿足散熱要求，所從未用在LED散熱領(lǐng)域。目前帝斯曼公司推出的新型導(dǎo)熱塑料在保持一般塑料材料的優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上，增加了它的導(dǎo)熱系數(shù)，使其導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到一般塑料的10-50倍。鋁材料的導(dǎo)熱系數(shù)在200W/(m·K)，關(guān)于材料導(dǎo)熱系數(shù)與溫度增加量的關(guān)系如圖4所示：

　　由圖可見，在導(dǎo)熱系數(shù)小于5時(shí)，屬于熱傳導(dǎo)受限的情況，這種情況下導(dǎo)熱系數(shù)很小的變化都會造溫度差很大的變化，一般的塑料導(dǎo)熱系數(shù)都在1以下，所以如果用于散熱系統(tǒng)將導(dǎo)致結(jié)溫的迅速上升，必然會降低LED燈具的使用壽命。在導(dǎo)熱系數(shù)大于5時(shí)，屬于對流受限情況，由圖可見當(dāng)材料厚度在5mm及以下的情況下，導(dǎo)熱系數(shù)對溫度差的影響都是趨近于0，所以此時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)是5W/mK或者200W/mK對結(jié)溫的影響已經(jīng)相差不大了。為了滿足不同情況下對材料導(dǎo)熱系數(shù)的要求，帝斯曼公司此次研發(fā)的新型導(dǎo)熱塑料中材料的導(dǎo)熱系數(shù)分不同等級，其中白色導(dǎo)熱塑料的導(dǎo)熱系數(shù)分別為2，4，6，8，而黑色的導(dǎo)熱塑料的導(dǎo)熱系數(shù)分別為10，15，最高可達(dá)18W/mK，可以滿足一般大功率LED燈具對散熱效果的要求。

　　三、塑料導(dǎo)熱材料與鋁材優(yōu)劣對比

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