LED 조명 발열 원인 및 해결방법

발열의 원인과 해결책LED 조명
LED가 뜨거워지는 이유는 추가된 전기에너지가 모두 빛에너지로 변환되는 것이 아니라 일부가 열에너지로 변환되기 때문이다. 현재 LED의 광효율은 100lm/W에 불과하며, 전기광 변환 효율은 20~30% 정도에 불과하다. 즉, 전기에너지의 약 70%가 열에너지로 전환됩니다.
구체적으로 LED 접합 온도의 생성은 다음 두 가지 요인에 의해 발생합니다.
1. 내부 양자 효율이 높지 않습니다. 즉, 전자와 정공이 재결합할 때 광자를 100% 생성할 수 없습니다. 이를 일반적으로 "누설 전류"라고 하며, 이는 PN 영역에서 캐리어의 재결합 속도를 감소시킵니다. 누설전류에 전압을 곱한 것이 이 부분의 전력이고 열에너지로 변환되는데, 내부 광자 효율이 이제 90%에 가까워서 이 부분이 주성분을 차지하지 않는다.
2. 내부에서 생성된 광자는 칩 외부로 모두 방출되지 못하고 최종적으로 열로 변환됩니다. 이 부분이 주요한 부분인데, 현재 소위 외부양자효율이라 불리는 것이 30% 정도에 불과하고, 대부분이 열로 변환되기 때문이다.
백열등의 발광효율은 15lm/W 정도로 매우 낮지만, 거의 모든 전기에너지를 빛에너지로 변환하여 방출합니다. 복사 에너지의 대부분이 적외선이기 때문에 발광 효율은 매우 낮지만 냉각 문제를 해결합니다.
LED 조명 기구용 방열 솔루션
Led의 방열 문제를 해결하는 것은 주로 두 가지 측면에서 시작됩니다. 패키징 전후는 LED 칩의 방열과 LED 램프의 방열로 이해될 수 있습니다. 모든 LED는 램프로 만들어지기 때문에 LED 코어는
칩에서 발생하는 열은 항상 조명 기구의 하우징을 통해 공기 중으로 소산됩니다. 열 방출이 좋지 않은 경우 LED 칩의 열용량이 매우 작기 때문에 약간의 열 축적으로 인해 칩의 접합 온도가 빠르게 증가합니다. 고온에서 장시간 사용하면 수명이 빨리 단축됩니다. 그러나 이 열이 실제로 칩 밖으로 외부 공기로 전달될 수 있는 방법은 여러 가지가 있습니다. 구체적으로, LED 칩에서 발생하는 열은 금속 방열판에서 나와 먼저 납땜을 통과하여 알루미늄 기판의 PCB로 전달된 다음 열 페이스트를 통과하여 알루미늄 방열판으로 전달됩니다. 그러므로 열 방출은LED 램프실제로 열 전도와 열 방출이라는 두 부분이 포함됩니다.
그러나 LED 램프 하우징의 열 방출은 전력 크기와 사용 장소에 따라 선택이 달라집니다. 주로 다음과 같은 냉각 방법이 있습니다.
1. 알루미늄 방열 핀: 이것은 가장 일반적인 방열 방법으로, 알루미늄 방열 핀을 하우징의 일부로 사용하여 방열 면적을 늘립니다.
2. 열전도성 플라스틱 쉘: 플라스틱 쉘의 사출 성형 중에 열전도성 재료를 채워 플라스틱 쉘의 열전도율과 방열 용량을 높입니다.
3. 공기 유체 역학: 램프 하우징의 모양을 사용하여 대류 공기를 생성합니다. 이는 열 방출을 향상시키는 가장 저렴한 방법입니다.
4. 팬, 수명이 긴 고효율 팬이 램프 하우징 내부에 사용되어 열 방출을 향상시키며, 비용은 저렴하고 효과는 좋습니다. 하지만 팬을 교체하는 것이 더 번거롭고 야외 사용에는 적합하지 않습니다. 이 디자인은 비교적 드뭅니다.
5. 히트 파이프: 히트 파이프 기술을 사용하여 LED 칩에서 쉘의 방열 핀으로 열을 전도합니다. 가로등 등 대형 램프에 흔히 볼 수 있는 디자인이다.
6. 표면 복사열 발산 처리, 램프 하우징의 표면은 복사에 의해 램프 하우징 표면에서 열을 빼앗을 수 있는 복사열 발산 처리로 처리됩니다.
일반적으로 현재 LED의 발광 효율은 상대적으로 낮아 접합 온도가 상승하고 수명이 단축됩니다. 접합 온도를 낮추어 수명을 늘리기 위해서는 방열 문제에 큰 주의를 기울일 필요가 있습니다.