二、 LED熱阻

　　1. LED熱阻

　　熱阻通常是指熱流通過(guò)物體時(shí)的阻力。是由物質(zhì)材料的本質(zhì)所決定的。熱阻的大小和熱流通過(guò)的路徑長(zhǎng)度成正比，和路徑的截面積成反比，和材料的導(dǎo)熱系數(shù)成反比。即：

　　Rth=L/Sλ

　　2. 區(qū)分光源內(nèi)部熱阻和光源外部熱阻的意義

　光源內(nèi)部熱阻

　　光源內(nèi)部熱阻也稱封裝熱阻，包括：

　�。�1）LED芯片材料自身的熱阻，RL1。

　�。�2）芯片和基板(熱沉)粘接熱阻，RL2。

　　（3）基板傳導(dǎo)熱阻RL3 ，

　�。�4）灌封膠體熱阻，RL4。

　�。�5）透鏡熱阻，RL5。

　　光源外部熱阻包括：

　�。�1）熱沉下層的導(dǎo)熱硅膠熱阻，RO1。

　�。�2）覆銅板熱阻，RO2。

　�。�3）覆銅板與鋁基板之間的絕緣薄膜熱阻，RO3。

　　（4）鋁基板熱阻，RO4。

　�。�5）鋁基板與散熱器之間的導(dǎo)熱硅膠產(chǎn)生熱阻，RO5。

　�。�6）散熱器熱阻，RO6。

　　應(yīng)用中光源內(nèi)部熱阻即封裝熱阻，它關(guān)系到光衰和壽命是衡量光源品質(zhì)的重要指標(biāo)，對(duì)燈具用戶來(lái)說(shuō)是無(wú)法改變的，亦即系統(tǒng)設(shè)計(jì)無(wú)計(jì)可施。系統(tǒng)光效與系統(tǒng)熱阻成反比，熱阻越低，光效越高。

　　3, 用穩(wěn)態(tài)光效和瞬態(tài)光效之比來(lái)衡量系統(tǒng)的光熱特性

　　目前LED光源熱阻測(cè)量國(guó)家尚未出臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)，通常依照普通半導(dǎo)體器件的熱阻測(cè)量方法采用電壓測(cè)量法，先測(cè)出K值，再計(jì)算岀某位置到PN結(jié)的熱阻。還有光譜法、光熱阻掃描法及光功率法。由于測(cè)量程序復(fù)雜，難以規(guī)范，因此仍然應(yīng)用不廣。人們從傳熱學(xué)引入LED“熱阻”一詞無(wú)非是希望能通過(guò)測(cè)量找出光源和燈具每個(gè)節(jié)點(diǎn)溫升狀況，以便將光源溫度工作設(shè)計(jì)在安全范圍內(nèi),減少LED光衰。其實(shí)，測(cè)試結(jié)溫及計(jì)算熱阻目的意義僅在于對(duì)比系統(tǒng)傳熱性能，以便優(yōu)化散熱/成本比，這無(wú)需拐彎抹角去反復(fù)測(cè)量和計(jì)算，操作復(fù)雜還不夠準(zhǔn)確。本人建議只要在LED燈具系統(tǒng)中測(cè)量各級(jí)傳熱通路的溫度差即可表現(xiàn)出來(lái)的它們之間熱阻大小，亦即用“節(jié)點(diǎn)溫差”去理解“熱阻”。筆者建議用穩(wěn)態(tài)光效和瞬態(tài)光效之比來(lái)衡量系統(tǒng)的光熱特性。測(cè)量方法：首先測(cè)量岀瞬態(tài)光效。當(dāng)系統(tǒng)工作進(jìn)入熱穩(wěn)定之后，光源溫度不再上升、光強(qiáng)不再下降而相對(duì)穩(wěn)定之后測(cè)出穩(wěn)態(tài)光效，用穩(wěn)態(tài)光效除以瞬態(tài)光效即是穩(wěn)態(tài)光效和瞬態(tài)光效之比，根據(jù)熱阻與光效成反比的關(guān)系，其比值大小即可看出不同燈具的系統(tǒng)光效或熱阻的高低好壞，注意通常測(cè)量要排除電源影響。比如：兩個(gè)不同的路燈A和B，分別測(cè)出它們瞬態(tài)光效和穩(wěn)態(tài)光效之比，A=95%，B=90% ,即可認(rèn)定A好于B 這種測(cè)試方法簡(jiǎn)單易操作，筆者建議經(jīng)過(guò)大家討論和完善將該測(cè)量方法推薦行業(yè)測(cè)量規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中。

　　三、LED光衰

　　1, LED光衰：LED光衰是指LED經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的點(diǎn)亮之后，其光強(qiáng)比初始光強(qiáng)會(huì)降低，且不能恢復(fù)，即降低的部分稱為L(zhǎng)ED的光衰。目前我國(guó)尚未制定LED光衰的定義及通用標(biāo)準(zhǔn)。 GB/T 24823-2009要求LED模塊性能要求規(guī)定的光通維持率是在燃點(diǎn)3000h時(shí)，其光通維持率應(yīng)不低于92%僅試用室內(nèi)燈具的某個(gè)產(chǎn)品，業(yè)界普遍呼吁國(guó)家盡快制定LED光衰標(biāo)準(zhǔn)。

　　2, LED光衰是光源部件超過(guò)耐溫極限不可逆的損傷現(xiàn)象

　　眾所周知，LED工作之后其光強(qiáng)會(huì)著芯片結(jié)溫升高而下降，光效隨之降低，這是半導(dǎo)體隨溫度變化的固有的物理特性，只要光源某個(gè)部件不超過(guò)溫度極限而損傷， LED停止之后溫度降到原始値,其光強(qiáng)還會(huì)恢復(fù)如初，也就是說(shuō)LED不管工作多久、反復(fù)多次只要初始光強(qiáng)不變就不能認(rèn)為光衰，光衰是指光源因長(zhǎng)時(shí)間工作溫度超過(guò)極限値而光強(qiáng)恢復(fù)不到初始値稱為光衰，亦即光通量下降不可逆轉(zhuǎn)才是真正意義的光衰。LED光衰是光源部件超過(guò)耐溫極限不可逆的損傷現(xiàn)象。

　　3,目前所有芯片廠和封裝廠所標(biāo)稱的光效都是瞬態(tài)光效

　　有人認(rèn)為美國(guó)CREE公司公布的LED芯片結(jié)溫和之間的關(guān)系曲線是LEF光衰曲線,不少人將它視為L(zhǎng)ED芯片光衰曲線，以至封裝廠也將它搜搬抄到出廠規(guī)格書中，這是錯(cuò)誤的。

　　上圖CREE所公示溫度與光通量/光功率關(guān)系曲線是基于向用戶表達(dá)在設(shè)計(jì)使用中不要讓芯片超過(guò)一定結(jié)溫范圍，以保障在額定光功率下導(dǎo)致光通量下降或產(chǎn)生光衰。筆者認(rèn)為這組曲線不是LED芯片光衰的因果關(guān)系，它應(yīng)該是LED光源的光通量和溫度有關(guān)的多種元件綜合曲線。很多人認(rèn)為這組曲線是單純芯片光衰原因，并不包括熒光粉、粘膠、支架以及與溫度有關(guān)的系統(tǒng)部件影響，這是認(rèn)識(shí)誤區(qū)。LED光源無(wú)論是Ta=25度還是在Ta=85℃溫度下測(cè)試，都是光源系統(tǒng)在某個(gè)特定溫度下的穩(wěn)態(tài)測(cè)量值 ,由于穩(wěn)態(tài)光效受溫度諸多變量關(guān)系影響，測(cè)試復(fù)雜不夠準(zhǔn)確，而且時(shí)間較長(zhǎng)，所以目前所有芯片廠和封裝廠對(duì)外標(biāo)稱的光效都是瞬態(tài)光效,下游用戶驗(yàn)收也是如此。世界上無(wú)論哪個(gè)公司對(duì)外公布產(chǎn)品性能指標(biāo)必須有可操作性和可重復(fù)性，也就是說(shuō)客戶購(gòu)買你的產(chǎn)品對(duì)其規(guī)格無(wú)法或難以檢驗(yàn)，則無(wú)法通行。一些國(guó)外廠商有意夸大光效超過(guò)傳統(tǒng)值數(shù)倍是沒(méi)有任何實(shí)用意義的，因?yàn)長(zhǎng)ED光效與光衰不是由LED芯片單一因素造成，它與系統(tǒng)熱阻諸多條件有關(guān)，拿試驗(yàn)室光效說(shuō)事只有宣傳意義沒(méi)有任何實(shí)用意義，某公司如推出303LM/W產(chǎn)品而閉門不推向市場(chǎng)，業(yè)界無(wú)法理解和認(rèn)同。再說(shuō)決定LED光效芯片不是唯一原因，也不是主要原因，用戶一味追求某品牌而不重視系統(tǒng)設(shè)計(jì)是認(rèn)識(shí)誤區(qū)，會(huì)勞而無(wú)功、事倍功半。

　　結(jié)語(yǔ)

　　討論LED光效、LED熱阻、LED光衰這幾個(gè)廣為流行的專業(yè)詞語(yǔ)，區(qū)分瞬態(tài)光效和穩(wěn)態(tài)光效的意義，是為了進(jìn)一步揭示LED光衰原因，找出解決對(duì)策。同時(shí)對(duì)規(guī)范LED技術(shù)用語(yǔ)定義和建立相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)無(wú)疑也大有裨益。

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