对于LED发热的散热管理

 LED依然会产生热，却不会烫伤人手。然而就一个成功的LED系统来说，散热管理却是最重要也最有争议的一个项目。以下我们分三部分来介绍说明：
1、光源的转换
所有的光源都是将电源转换成不同比例的辐射能与热能。以灯泡来说，它会发出红外线与一小部分的可见光；T5日光灯则发出比较高比例的可见光；卤素灯则除了可见光与红外线之外，还会发出一部分紫外线；LED除了发出可见光，几乎不產生任何红外线与紫外线。下表列出各光源的能源转换比例，可供参考：
  灯泡（60W） 日光灯管 卤素灯 LED*
可见光 8% 21% 27% 15~25%
红外线 73% 37% 17% ~0%
紫外线 0 0 19% 0
辐射能源总和 81% 58% 63% 15~25%
热能(传导+对流) 19% 42% 37% 75~85%
总和 100% 100% 100% 100%

*LED的能源转换效率每年仍逐步提升中
2、散热管理的重要
热会直接影响LED短期与长期的效能。短期来说，可能会影响光色变化与光能输出；长期来说，会加速光衰与其有效寿命。不同光色的LED对於工作温度的敏感性也各有不同。因此，以RGB方式设计的LED会比以添加萤光剂设计的LED对温度更敏感。而製造商的LED规格亮度，都是在室温25℃以15～20微秒（μs）测出，但是在长时间点亮LED时，往往LED晶片的温度超过60℃，所以LED会因此减少10％的光能量输出，如果再搭配设计不良的散热设计，更会明显提高光衰的比例。
下图是各色LED对温度的敏感性做一个比较：
                            
我们知道长时间工作之下，LED的亮度会随著逐渐攀高的工作温度而下降，长期会缩短期有效寿命。从下图中，我们分别以Tj＝63℃与Tj＝74℃的长期实验发现温度对LED的有效寿命的影响，11℃的工作温度，大约会缩短57％的有效寿命。
                              
虽说如此，LED的製造商仍在努力提升LED的耐用度与耐温度之中。有些厂商宣称其商品已可在工作温度120℃以下时，有效寿命可长达5年，由於实验时间颇长，您可自行实验验证。
3、LED接合点温度（Tj）的决定
因素有三：驱动电流；热通道；环境温度。一般来说，驱动电流愈高，產生的热愈多，要维持光色的稳定，较长的有效寿命与较多的光能输出，就必须将產生的热尽量消弭。现今高亮度LED多半的设计方式是将LED晶片与一种金属导热电路板（MCPCB）结合应用，再加上散热机构的设计，散热机构的尺寸牵涉到LED照明產生多少热而定，散热机构往往又与外观设计相结合，因此热管理往往是工程师在设计上最严苛的挑战。成功的设计，必须在有限的尺寸内做到最大的排除废热，最低的工作温度，使LED照明能在最小化、最美化的外观要求之下，仍能达到最省电、最稳定与最长效的要求。