從散熱技術(shù)探討LED路燈光衰問題

LED路燈嚴(yán)重光衰的問題，需要從led散熱技術(shù)的根本來解決。目前中國(guó)LED路燈成長(zhǎng)率高于各國(guó)，據(jù)統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)2013年仍將雄踞全球市場(chǎng)第一。去年中國(guó)科技部定案的“十城萬盞”半導(dǎo)體照明應(yīng)用工程試點(diǎn)政策，雖說是透過中央政策創(chuàng)造出市場(chǎng)需求的經(jīng)濟(jì)發(fā)展典范，但是就廠商實(shí)際接案的第一線響應(yīng)卻不如預(yù)期。

政策與市場(chǎng)的落差，除了LED標(biāo)準(zhǔn)尚未全然規(guī)范可供廠商遵循外，另一個(gè)潛伏的技術(shù)問題就是“LED路燈嚴(yán)重光衰”，導(dǎo)致安裝不到一年的LED路燈無法通過使用單位認(rèn)證驗(yàn)收。前述的LED標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范統(tǒng)一制定問題，已有可能在近期內(nèi)擬訂定案，至于“LED路燈嚴(yán)重光衰”就需要從LED散熱技術(shù)的根本來解決。

LED路燈光衰竭的成因探討

溫度其實(shí)就是LED路燈光衰的關(guān)鍵問題，偏偏LED路燈就卡在這個(gè)環(huán)節(jié)。LED路燈由于發(fā)光功率大于家用燈具，因此廠商在散熱基板鰭片、散熱模塊的設(shè)計(jì)上費(fèi)盡苦心，組裝完畢需在燈具散熱模塊外面，加烤漆保護(hù)以防氣候侵蝕。不料這個(gè)外部保護(hù)的噴漆卻把散熱模塊的熱度又封了回去，造成散熱不良導(dǎo)致LED磊晶光衰。

LED磊晶發(fā)光熱能屬于小范圍的集中熱能，在高功率路燈的應(yīng)用時(shí)，電力輸入功率也大，LED的接口溫度相當(dāng)?shù)母撸诼窡糸L(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作下，散熱模塊如不能有效散熱，就會(huì)影響LED使用壽命及發(fā)光表現(xiàn)，像目前的LED路燈嚴(yán)重光衰就是這些因素所造成。LED路燈是在戶外使用，有環(huán)境氣候的干擾因素，所以多半的廠商是將LED路燈散熱器外殼以陽極處理保護(hù)，或是加噴烤漆，以避免酸堿物質(zhì)的侵蝕。陽極處理的壽命不長(zhǎng)，時(shí)日稍久還是會(huì)氧化變色，如果要拆下重工，不但耗時(shí)耗工也會(huì)增加維護(hù)成本;烤漆保護(hù)成本較低，保護(hù)的功效也好，但是一般烤漆沒有散熱功能，漆體本身會(huì)形成阻隔作用，等于是加大LED路燈散熱器的熱阻抗，不但沒有幫助，反而因?yàn)榘褵崮芊怄i在散熱器內(nèi)，讓LED發(fā)光功率降低，最后就導(dǎo)致嚴(yán)重光衰。以上一直在LED燈具業(yè)界存在的嚴(yán)重困擾，幾乎是目前公共工程LED路燈無法順利通過采購單位驗(yàn)收的主因。

LED路燈光衰竭的解決建議

要解決這些既存問題，建議路燈廠商從基本材料上著手，從根本由內(nèi)而外的解決高功率LED熱源問題。舉例來說在發(fā)光組件與鋁基板的黏合時(shí)，導(dǎo)熱膠就扮演關(guān)鍵角色，有些廠商以為導(dǎo)熱膠膜或?qū)崮z墊的導(dǎo)熱系數(shù)要好，膜厚要越厚越好，卻沒想熱阻問題。導(dǎo)熱系數(shù)再好，碰到膜厚的熱阻也沒用。更何況導(dǎo)熱膠膜或軟質(zhì)導(dǎo)熱墊片，并不能真正的與基板密合，貼合面其實(shí)存在著許多孔隙。這些孔隙在電子顯微鏡下觀看，就像是空洞的氣穴，也就是另一種形式的熱阻質(zhì)。在這么多干擾熱傳導(dǎo)的熱阻存在之下，散熱導(dǎo)熱的效率無形中就被降低了。

熱阻要低要用對(duì)導(dǎo)熱膠，推薦網(wǎng)印施工的軟陶瓷導(dǎo)熱膠。網(wǎng)印施工的軟陶瓷導(dǎo)熱膠不同于傳統(tǒng)的貼合式導(dǎo)熱膠膜，軟陶瓷導(dǎo)熱膠是軟質(zhì)半液態(tài)，在網(wǎng)印機(jī)刮刀涂布于鋁基板時(shí)，導(dǎo)熱粒子會(huì)滲入基板表面的孔隙并予填補(bǔ)到滿。這樣就會(huì)形成一個(gè)完全平整沒有孔隙的平面，與LED磊晶載板黏合時(shí)會(huì)完全的密合。這樣一來就把熱阻減少到最低程度，熱度就能迅速的被傳導(dǎo)出去，自然就降低了LED晶粒的環(huán)境溫度，也延長(zhǎng)磊晶的壽命以及大幅延緩光衰的發(fā)生。此外由于網(wǎng)印施工的軟陶瓷導(dǎo)熱漆具有延展性，在高溫烘烤或回焊時(shí)，會(huì)隨著鋁基板的熱脹冷縮一起變化，應(yīng)力非常小，不會(huì)造成鋁基板彎翹，更不會(huì)爆板。

在LED燈具的外部保護(hù)推薦采用LED燈具軟陶瓷散熱漆。這種噴涂式軟陶瓷散熱漆可直接噴涂于LED燈具外部，施工操作簡(jiǎn)便，可適應(yīng)各種形狀的散熱結(jié)構(gòu)，也可調(diào)整成不同色彩，因應(yīng)景觀設(shè)計(jì)的需求。噴涂式散熱漆內(nèi)的軟陶瓷粒子，是經(jīng)過奈米化處理，粒子細(xì)微不僅易于噴槍操作，也讓同一涂布面積上的導(dǎo)熱粒子又多又密集，讓溫度揮發(fā)透散的面積也變大，讓LED燈具的熱能迅速的傳導(dǎo)出去。軟陶瓷散熱漆屬于熱固型材料，符合RoHS環(huán)保安全規(guī)范，施工程序簡(jiǎn)便也無需任何特殊機(jī)具，經(jīng)過烘烤后熱固，可長(zhǎng)時(shí)間承受LED的高溫不會(huì)有質(zhì)變問題。在戶外使用的LED路燈、景觀燈、或是LED廣告廣告牌、也都會(huì)面臨風(fēng)吹雨打、酸雨鳥糞、空氣粉塵、黑煙排放hELlip;等等的酸堿侵害。所以這種噴涂式軟陶瓷散熱漆一定要具備抗酸堿的特性，目前的抗酸堿值幅度在PH3~11，可以有效保護(hù)LED戶外燈具外觀不被侵蝕。

LED燈具的成本結(jié)構(gòu)隨著封裝技術(shù)、載板設(shè)計(jì)、散熱模塊結(jié)構(gòu)的精進(jìn)發(fā)展，質(zhì)量不斷的提升，成本也隨著技術(shù)發(fā)展及市場(chǎng)需求而下降。但是投入在材料改進(jìn)的廠商還不多，這主要是跟臺(tái)灣工商發(fā)展的歷程與習(xí)性相關(guān)。臺(tái)灣廠商長(zhǎng)于制程與設(shè)計(jì)，在材料基礎(chǔ)研發(fā)上著墨較少。所以在解決技術(shù)問題或降低成本等議題上，比較偏向采購思維或是生管思維。但是美日廠商在第一時(shí)間點(diǎn)，會(huì)從應(yīng)用材料上去思考，從創(chuàng)新的角度去降低成本，提升質(zhì)量及增加獲利。