「LED路燈嚴(yán)重光衰」需要從LED散熱技術(shù)的根本來(lái)解決

在此次的科技照明展中，我們看到一些有趣的現(xiàn)象。那就是在某些廠(chǎng)商展出的大型路燈、舞臺(tái)燈、室外洗墻燈上發(fā)現(xiàn)，燈具的散熱燈殼涂上了厚厚一層的傳統(tǒng)黑色烤漆，把LED路燈涂裝得像是抽水馬達(dá)一樣。訪(fǎng)談后得知，廠(chǎng)商說(shuō)由于是應(yīng)用在戶(hù)外，要耐得住氣候變化酸雨侵蝕，只好噴涂上烤漆保護(hù)。那為什么要用黑色的油漆呢？答案居然是比較耐臟，臟了比較看不出來(lái)。為什么要用油漆呢？難道不擔(dān)心油漆會(huì)形成熱阻造成LED光衰？答案是，如果用陽(yáng)極處理保護(hù)也還是會(huì)有熱阻，而且曝露在外幾個(gè)月就會(huì)失效，只好用油漆保護(hù)，就算會(huì)光衰也盡量撐過(guò)工程單位驗(yàn)收就好了。

溫度其實(shí)就是LED路燈光衰的關(guān)鍵問(wèn)題，偏偏LED路燈就卡在這個(gè)環(huán)節(jié)。LED路燈由于發(fā)光功率大于家用燈具，因此廠(chǎng)商在散熱基板鰭片、散熱風(fēng)扇的設(shè)計(jì)上費(fèi)盡苦心，等到組裝完畢又要在燈具及散熱模組外面加上噴漆保護(hù)以防氣候侵蝕。不料這個(gè)外部保護(hù)的噴漆卻把散熱模組努力排散出去的熱度又封了回去，造成散熱不良，嚴(yán)重的導(dǎo)致LED磊晶光衰。依目前大型路燈驗(yàn)收規(guī)范，LED燈具壽命測(cè)試：1,000小時(shí)以上之壽命測(cè)試(LifeTest)，光衰減量要小于3%(枯化點(diǎn)燈)；15,000小時(shí)以上之壽命測(cè)試(LifeTest)，光衰減量要低于8%。通不過(guò)規(guī)范，就拿不到公共工程驗(yàn)收款。

在LED應(yīng)用上，終端散熱性更勝于熱傳導(dǎo)界面層

業(yè)界對(duì)于散熱可以從熱傳導(dǎo)性(HeatConductivity)與散熱(Heatdissipation)兩面向來(lái)探討。對(duì)于業(yè)界在LED散熱上過(guò)于強(qiáng)調(diào)在前端追加熱傳導(dǎo)層的做法，冠品化學(xué)公司的研發(fā)副總?cè)~圣偉博士，提出迥異于業(yè)界一般做法的根本解決之道。

葉博士指出，若導(dǎo)入以下的熱阻公式Rtotal=Rl-s+Rs+Rs-a，整個(gè)LED總熱阻為L(zhǎng)ED到Substrate基板之間的熱阻(Rl-s)，加上基板熱阻(Rs)再加上基板到空氣端的熱阻(Rs-a)三者的總和。以一般鋁基板Rs熱阻約2~3cm2?K/W，而基板到空氣端的熱阻Rs-a熱可達(dá)到400~3,000cm2?K/W，瓶頸反而出在基板這邊。當(dāng)導(dǎo)入熱通量公式計(jì)算下，熱流量q=Q(總熱量)/A(表面積)=(T1-T2溫差)?k(導(dǎo)熱系數(shù))/l(通過(guò)長(zhǎng)度)，由于LED的熱流量q恒為固定常數(shù)，因此熱阻(Rt)為通過(guò)長(zhǎng)度l除以導(dǎo)熱系數(shù)k之值，熱傳導(dǎo)長(zhǎng)度越短越能有效降低整體熱阻，而總熱阻隨著各介面之間的熱阻，以及各介面之間的介面熱阻的累加而攀升。

傳統(tǒng)鋁基板在散熱上的瓶頸

葉博士指出，業(yè)界慣用的MCPCB散熱鋁質(zhì)基板，是由底部鋁塊與上層銅箔組，中間填導(dǎo)熱膠(Adhesive)所組成。銅箔熱阻0.001cm2?K/W接近0，鋁底層熱阻為0.08cm2?K/W，但導(dǎo)熱膠熱阻高達(dá)1cm2?K/W，真實(shí)量測(cè)到的MCPCB熱阻約2~4cm2?K/W。從熱傳導(dǎo)觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，傳統(tǒng)MCPCB底部的鋁基板根本是多余的，與銅箔之間的導(dǎo)熱膠通常也是硬質(zhì)地材質(zhì)，溫度上升時(shí)會(huì)因?yàn)殂~與鋁漲縮系數(shù)不同，造成中間導(dǎo)熱膠分層空隙而增加介面熱阻。