前言

　　在我國的總用電量中，照明用電大約占13%。而城市公共照明尤其是道路照明用電在整個照明領(lǐng)域占有龐大的份額。近年來，隨著國家建設(shè)節(jié)約型社會戰(zhàn)略的提出，作為一種高效節(jié)能的新型光源，在其生產(chǎn)工藝以及性能不斷進(jìn)步的基礎(chǔ)上，LED進(jìn)入道路照明領(lǐng)域已經(jīng)成為一種必然趨勢。

　　1、LED的結(jié)溫和性能的關(guān)系

　　目前限制LED道路照明燈具發(fā)展的瓶頸主要有兩個：一個是成本。目前LED光源相對傳統(tǒng)光源來說，價格還是偏高。但是隨著生產(chǎn)工藝的進(jìn)步以及國內(nèi)企業(yè)的廣泛參與，LED成本會逐步下降。另一個瓶頸是散熱。由于LED屬于半導(dǎo)體發(fā)光器件，而半導(dǎo)體器件隨著自身溫度的變化，其特性會有明顯的變化。對于LED，結(jié)溫的升高會導(dǎo)致器件各方面性能的變化與衰減。這種變化主要體現(xiàn)在三個方面：

　　(1)減少LED的外量子效率;

　　(2)縮短LED的壽命;

　　(3)造成LED發(fā)出光的主波長偏移，從而導(dǎo)致光源的顏色發(fā)生偏移。

　　其中，器件的外量子效率是與LED光效直接相關(guān)的量，外量子效率的下降將會直接導(dǎo)致LED光效的降低。隨著器件PN結(jié)溫度的上升，白光LED芯片的發(fā)光主波長會向長波方向移動。統(tǒng)計資料表明：在100℃的溫度下，波長可以紅移4～9nm，從而導(dǎo)致YAG熒光粉吸收率下降，也會導(dǎo)致LED輸出光通量的減少。圖1是CREE公司生產(chǎn)的X2Lamps系列產(chǎn)品(a)與LUMILEDS公司生產(chǎn)的LUXEONK2系列產(chǎn)品(b)相對光輸出隨結(jié)溫的變化曲線，這兩種產(chǎn)品都是現(xiàn)在技術(shù)較成熟的大功率白光LED。從圖1可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)器件結(jié)溫上升到65℃時，二者的光輸出相對于室溫時會下降10%左右。

圖：LED相對光輸出隨結(jié)溫的變化曲線

　　對于單個LED而言，如果熱量集中在尺寸很小的芯片內(nèi)而不能有效散出，則會導(dǎo)致芯片溫度升高，引起熱應(yīng)力的非均勻分布，芯片的失效率也會上升。研究表明：當(dāng)溫度超過一定值時，LED的失效率將呈指數(shù)規(guī)律攀升，LED的溫度每上升2℃，可靠性下降10%。

　　圖2是LUMILEDS生產(chǎn)的LUXEONK2系列產(chǎn)品結(jié)溫與壽命的關(guān)系。從圖中可以看到，當(dāng)結(jié)溫上升時，LED的光衰會明顯加快，壽命也明顯降低。光效、色溫、壽命等參數(shù)都是照明應(yīng)用中非常重要的指標(biāo)，因此如何通過合理的散熱設(shè)計，控制LED燈具的溫升是LED進(jìn)入道路照明領(lǐng)域亟需解決的問題。

圖：LED結(jié)溫與壽命關(guān)系曲線