LED灯具散热问题及其可调整式热保护技术的解析

　　伴随LED照明市场高速发展，LED照明应用相关产品愈趋于轻薄短小，而且功率需求却更为强大，其中，关于散热效能要求日益严苛。另外，LED电源模块的失效率亦随着灯具材料散热效能有限而提高，因此，在LED照明控制 IC相关热保护感测技术，近来成为各LED灯具设计应用之热点。

　　LED灯具散热问题

　　一般传统的LED灯具以采用铝散热材料作为灯壳，虽有良好的散热效果，但加工复杂、成本高、材质重等缺点。LED照明灯具散热原理上，需藉由物质内部传导热能的载体导热机理。

　　其中，金属导热佳主要是因为金属具有自由电子因而能快速传递热能;而塑料因无自由电子，分子振动困难，其热传导主要是材料本身晶格震动的结果，而声子为主要热能载荷者。

　　相对的，塑料灯壳在设计、性能和成本方面的其他优点，如重量轻（比铝材轻20~40%）、兼具易成形、低成本，而且最为重要的特色是因塑料不导电，具备良好的电气绝缘能力，故非隔离型LED照明驱动器采用塑料外壳已是大势所趋。

　　不过，一般塑料其导热效能相当差，树脂种类材料也直接影响导热好坏，一般塑料导热系数k值一般只有0.2W/（m*K），约为金属铝之1/1000。无法有效散热及影响LED灯具可靠度。

　　LED灯具可靠度

　　可靠度的概念，最早始于二次大战，德国在研制V-1火箭时，对于每个组件的失效率直接影响整个系统的表现研究。在LED灯具的电源模块中观念相同，其中环境温度的变因更会导致降低LED灯具的可靠度，LED与驱动电路中所使用的电解电容器于可靠度评估中影响最大。

　　其中图1为高亮度白光LED的Tj温度与使用命关系图，从图中可知Tj温度愈低则使用寿命愈长，另外，图2电解电容器器温度与使用寿命关系图，电源模块中电解电容器使用寿命，也同样与环境温度成反比。

　　电解电容器毁坏甚至会导致灯具无法使用，故若灯具能随着感测环境温度有效的调整自体温度也就能延长LED灯具的使用寿命。因此，如何调整温度为LED照明应用中重要之课题。

        图1 LEDTj温度与使用寿命关系图