LED的散热解决方案

  LED的散热器是设计者必须考虑的关键问题，LED的光衰与LED的工作时间和工作电流以及LED工作时的温度有关。正确工作状态下LED的工作寿命至少可以达到5万小时以上，一般达到10万甚至几十万是很轻松的，然而一旦出现环境温度过高，工作电流过大，则将造成LED的寿命急剧下降，甚至造成永久的损坏。一般的小功率LED应用时可以不必考虑散热的问题，但是目前工作电流达60—150mA的中功率LED已经出现，这时就要求设计者不得不考虑LED正常工作中的散热问题，好在外径8mm，工作电流为150mA的一种发白光的LED其管脚比较粗，基本上可以利用其粗壮的管脚进行散热，但是对更大功率如1W及以上的3W、5W甚至10W以上的LED则必须加散热片才算是正常的工作环境。

    大多数电子爱好者都知道，PN结半导体器件正在向导通后，结电压VF随环境温度上升而下降，即：-2mv/℃，称PN结的负温度效应，利用该特性可制成温度传感器，但该特性在发光应用上却是致命的缺陷，直接影响它的发光效率。发光亮度、发光色度。通俗举例，常温25℃时，选择LED最佳工作电流20mA，当环境温度升到85℃，结电压VF下降,工作电流急剧增加到35-37mA，温度下降至-40℃时，结电压VF上升，最佳工作电流将从20mA减小8-10mA.,发光亮度也随电流的减少而降低，达不到场所所需的照度。

    为了避免上述不良现象，一般在LED的相关产品上，通常需要采用一些措施。如将LED装在散热板上，或风机风冷降温或者LED采用恒流源的供电方式，不会因LED随温度上升引起电流增加，防止PN结恶性升温，或两种方法并用。实践证明，用于大功率LED射灯、LED路灯，散热器确实是行之有效的措施。但LED灯进入寻常百姓家就碰到如下问题了：散热板，风冷能否集约在一个普通灯头的空间;采用集成电路或诸多元器件组成的恒流源电路，它的寿命和可靠性将不取决LED，根据“木桶理论”整个系统的可靠性则将取决于某种如温升等“短板”了。

    《无线电》杂志介绍过的南京华巨电子有限公司专为LED应用研制的具有正温度系数的热敏电阻与负温度特性的LED串联，组成一个温度系数极小电阻型负载是一个廉价且效果不错的选择。一旦工作电压确定后，串联回路中的电流，将不会随温度变化而变化，通俗地说，当LED随温度升高电流增加时，热敏电阻也随温度升高，电阻变大，阻止了回路电流上升，当LED随温度下降，电流减小时，热敏电阻也随温度下降电阻变小，阻止了回路电流的减少。当匹配得当，当环境温度在-40℃~85℃范围内变化时，LED的最佳工作电流不会明显变化。采用热敏电阻温度补偿方法与集成电路等元件组成的恒流源相比，有着异曲同工之处，但最大的差异是用一种元件就解决了LED的恒流问题，其价格、体积、寿命等优势也不言而喻。