当LED结温升高时，发光材料的禁带宽度将减小，导致LED发生波长变长，颜色向红色偏移。当LED结温不超过其临界温度时，正向压降随温度的变化是可逆的。一旦LED的结温超过器件所能承受的最高临界温度时，LED的光输出特性将会永久性的衰减。

　　LED是继白炽灯、荧光灯和HID灯之后的第四代新型光源。LED光源的出现和发展，将引发照明领域的一次革命，具有划时代的意义。概括的讲，LED具有以下几方面的优点：

　　①LED是环保性能最好的光源。LED眩光少，光谱中没有多余的紫外线和红外线，不含汞等有害物质，在运输、安装和使用中不会破碎，废弃物可回收，没有污染。

　　②LED为固态冷光源，十分坚固耐用寿命非常长。

　　③单色性好，色彩丰富，灯光清晰柔和，并且可任意混合，从而使光色变幻多端。  

　　④体积小，重量轻，应用灵活。

　　⑤响应速度快。白炽灯加电后需140-200ms的时间才能达到设定亮度，而LED通电后无需热启动时间，灯亮时间仅约60ns。

　　⑥发光效率高，能量消耗低，较同样发光效率白炽灯节电80%。

　　基于以上优点，LED灯具将会是照明行业的一大发展趋势，用于室内照明的大功率LED灯具在数量上也将有很大的发展。

　　一、LED灯具散热系统的作用

　　当电流通过LED时，其PN结的温度将升高。结温的变化势必引起内部电子和空穴浓度、禁带宽度和电子迁移率等微观参数的变化，从而使LED的光输出、发光波长以及正向电压等宏观参数发生相应的变化。（禁带宽度是指一个能带宽度(单位是电子伏特(ev)).固体中电子的能量是不可以连续取值的，而是一些不连续的能带。要导电就要有自由电子存在。自由电子存在的能带称为导带（能导电）。被束缚的电子要成为自由电子，就必须获得足够能量从而跃迁到导带，这个能量的最小值就是禁带宽度。）

　　实验发现，当LED结温升高时，发光材料的禁带宽度将减小，导致LED发生波长变长，颜色向红色偏移。当LED结温不超过其临界温度时，正向压降随温度的变化是可逆的。一旦LED的结温超过器件所能承受的最高临界温度时，LED的光输出特性将会永久性的衰减。

　　图1为结温不同时，光输出与时间的关系，其中，红色为结温74℃，蓝色为结温为63℃。 　　

　　由图可见，当结温为74℃时，光输出衰减到50%所需时间为2年，而结温为63℃时，这一时间即增加到6年，可见结温对LED使用寿命的影响是非常巨大的。

　　综上所述，在LED灯具中，散热系统的作用就变的尤其重要。目前市场上大功率LED室内照明灯具的散热外壳基本全部为铝，塑料导热材料还处于初期起步阶段。飞利浦MASTER LED MR16 新式灯具成为了全球首例大功率LED 应用，其铝制外壳被Stanyl TC导热塑料   所取代，同样达到了散热的目的。

　　下面两张图片中的铝件虽然造型不同，起到的全部为散热作用，图左为中灯具为大功率射灯，外壳为铝材料外表镀镍的散热系统，图右为蜡烛灯，中间部分为二次加工后用于散热的铝材料。

　　图3为飞利浦公司推出的MASTER LED MR16，其散热外壳材料为帝斯曼公司开发的Stanyl TC导热塑料。

　　二、导热塑料作为散热系统材料的可行性

　　在散热系统方面，一直以来都是以铝作为材料。塑料由于其导热系数很小，不能满足散热要求，所从未用在LED散热领域。目前帝斯曼公司推出的新型导热塑料在保持一般塑料材料的优点基础上，增加了它的导热系数，使其导热系数达到一般塑料的10-50倍。铝材料的导热系数在200W/(m·K)，关于材料导热系数与温度增加量的关系如图4所示：

　　由图可见，在导热系数小于5时，属于热传导受限的情况，这种情况下导热系数很小的变化都会造温度差很大的变化，一般的塑料导热系数都在1以下，所以如果用于散热系统将导致结温的迅速上升，必然会降低LED灯具的使用寿命。在导热系数大于5时，属于对流受限情况，由图可见当材料厚度在5mm及以下的情况下，导热系数对温度差的影响都是趋近于0，所以此时导热系数是5W/mK或者200W/mK对结温的影响已经相差不大了。为了满足不同情况下对材料导热系数的要求，帝斯曼公司此次研发的新型导热塑料中材料的导热系数分不同等级，其中白色导热塑料的导热系数分别为2，4，6，8，而黑色的导热塑料的导热系数分别为10，15，最高可达18W/mK，可以满足一般大功率LED灯具对散热效果的要求。

　　三、塑料导热材料与铝材优劣对比

　　......

　　更多精彩内容请见《国际光电与显示》，订阅咨询热线：0755-86149050  QQ:361295230