LED的散熱器是設計者必須考慮的關鍵問題,LED的光衰與LED的工作時間和工作電流以及LED工作時的溫度有關。正確工作狀態(tài)下LED的工作壽命至少可以達到5萬小時以上,一般達到10萬甚至幾十萬是很輕松的,然而一旦出現(xiàn)環(huán)境溫度過高,工作電流過大,則將造成LED的壽命急劇下降,甚至造成永久的損壞。一般的小功率LED應用時可以不必考慮散熱的問題,但是目前工作電流達60—150mA的中功率LED已經(jīng)出現(xiàn),這時就要求設計者不得不考慮LED正常工作中的散熱問題,好在外徑8mm,工作電流為150mA的一種發(fā)白光的LED其管腳比較粗,基本上可以利用其粗壯的管腳進行散熱,但是對更大功率如1W及以上的3W、5W甚至10W以上的LED則必須加散熱片才算是正常的工作環(huán)境。
大多數(shù)電子愛好者都知道,PN結(jié)半導體器件正在向?qū)ê?,結(jié)電壓VF隨環(huán)境溫度上升而下降,即:-2mv/℃,稱PN結(jié)的負溫度效應,利用該特性可制成溫度傳感器,但該特性在發(fā)光應用上卻是致命的缺陷,直接影響它的發(fā)光效率。發(fā)光亮度、發(fā)光色度。通俗舉例,常溫25℃時,選擇LED最佳工作電流20mA,當環(huán)境溫度升到85℃,結(jié)電壓VF下降,工作電流急劇增加到35-37mA,溫度下降至-40℃時,結(jié)電壓VF上升,最佳工作電流將從20mA減小8-10mA.,發(fā)光亮度也隨電流的減少而降低,達不到場所所需的照度。
為了避免上述不良現(xiàn)象,一般在LED的相關產(chǎn)品上,通常需要采用一些措施。如將LED裝在散熱板上,或風機風冷降溫或者LED采用恒流源的供電方式,不會因LED隨溫度上升引起電流增加,防止PN結(jié)惡性升溫,或兩種方法并用。實踐證明,用于大功率LED射燈、LED路燈,散熱器確實是行之有效的措施。但LED燈進入尋常百姓家就碰到如下問題了:散熱板,風冷能否集約在一個普通燈頭的空間;采用集成電路或諸多元器件組成的恒流源電路,它的壽命和可靠性將不取決LED,根據(jù)“木桶理論”整個系統(tǒng)的可靠性則將取決于某種如溫升等“短板”了。
《無線電》雜志介紹過的南京華巨電子有限公司專為LED應用研制的具有正溫度系數(shù)的熱敏電阻與負溫度特性的LED串聯(lián),組成一個溫度系數(shù)極小電阻型負載是一個廉價且效果不錯的選擇。一旦工作電壓確定后,串聯(lián)回路中的電流,將不會隨溫度變化而變化,通俗地說,當LED隨溫度升高電流增加時,熱敏電阻也隨溫度升高,電阻變大,阻止了回路電流上升,當LED隨溫度下降,電流減小時,熱敏電阻也隨溫度下降電阻變小,阻止了回路電流的減少。當匹配得當,當環(huán)境溫度在-40℃~85℃范圍內(nèi)變化時,LED的最佳工作電流不會明顯變化。采用熱敏電阻溫度補償方法與集成電路等元件組成的恒流源相比,有著異曲同工之處,但最大的差異是用一種元件就解決了LED的恒流問題,其價格、體積、壽命等優(yōu)勢也不言而喻。