LED (lysdioder)

Termiske forhold

Temperaturen er afgørende for flere af LED'ens egenskaber og påvirker både levetid, lysudsendelse og farvetemperatur.

En del af den tilførte elektriske effekt omsættes til lys, mens resten omsættes til varme. Jo mere effektiv LED'en er, desto mere effekt omsættes til lys.  Ved en effektivitet på 110 lm/W omsættes kun ca. 30 % af den elektriske effekt til lys fra en hvidtlysende LED, og ca. 70% af den tilførte energi bliver altså til varme. Det præcise andel af effekten, som omsættes til lys, afhænger af spektret af det udsendte lys.

Bortledning af varme fra chippen begrænses af de elementer, der sidder mellem chippen og den frie luft. Disse elementer sidder dels internt i LED'en, men består også af LED'ens montageunderlag samt selve kølepladen. Systemets termiske egenskaber kan opfattes som en sammensætning af elementernes termiske modstande. Temperaturen af chippen kan hermed beregnes under forudsætning af kendskab til den omgivende lufts temperatur og andelen af den elektriske effekt, der omdannes til varme.

 

kl-60-70-20-dcl-ledlab2-led-køleprofil-varmeledning-high.jpg

Den varme, der udvikles i en LED skal ledes væk. Det sker bl.a. via en køleprofil.  

 

Junction-temperaturen
En LED's temperatur måles på LED-chippen og benævnes junction-temperaturen, Tj. Varmen påvirker bl.a. levetiden, lysets farvetemperatur og lysstrømmen. De forskellige dele af en LED har forskellige termiske egenskaber og udvider sig derfor med forskellige hastigheder ved forhøjet temperatur. Det skaber mekaniske spændinger i LED'en, som kan være ødelæggende og reducere LED'ens levetid. Varigt lystab kan også opstå som følge af beskadigelse af chippens krystalstruktur.

Varmen fra en LED afsættes i det underlag, den er monteret på. I modsætning til andre lyskilder afsættes en LED's varme hverken ved konvektion (luftstrømning) eller ved varmestråling. Varmen i en LED udvikles derimod lynhurtigt fra et område på få mm2. Uden køling vil temperaturen nå 100 oC i løbet af få tusindedele af et sekund og straks brænde LED'en af.

Casing-temperaturen
Junction-temperaturen, som er LED'ens indre temperatur, kan være umulig at måle i praksis. Derfor opgives ofte 'casing'- temperaturen Tc som henviser til et praktisk målepunkt uden på LED'en. Tc er lavere end Tj, da varmen forplanter sig til hele casing'en, men producenterne kan entydigt omregne det ene til det andet.

 

Relaterede emner: