由于當(dāng)LED燈泡的操作溫度提高時(shí)，其壽命及發(fā)光效率均會下降,，而產(chǎn)生色偏與光衰的程度則會提高,，并對于LED照明會造成相當(dāng)不良的影響，因此如何在LED燈泡有限的空間之中,，以最有效率的方式進(jìn)行散熱,，長期以來一直都是LED照明業(yè)者研發(fā)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。
一般來說,，LED燈泡中的二極管在發(fā)光時(shí)所產(chǎn)生的廢熱,，會通過Slug、Board…等多個(gè)零組件的引導(dǎo)之后,，再排放到周圍的大氣環(huán)境中,，熱量傳送在二極管與Slug、Slug與Board之間,，主要靠的是熱傳導(dǎo)型式,，至于由Board傳送到大氣環(huán)境中，則是有熱傳導(dǎo),、熱對流及熱幅射3種,。LED照明業(yè)者在規(guī)劃產(chǎn)品的散熱設(shè)計(jì)時(shí)，可先對此傳導(dǎo)過程進(jìn)行散熱分析,，借以計(jì)算出每一段環(huán)節(jié)中的熱阻值大小,，然后再針對表現(xiàn)較差的部分加以改善,。這樣解決散熱問題的做法會比較能看出成效。
分析熱傳導(dǎo)形式 解決LED散熱問題
以熱傳導(dǎo)效率的改善為例,，我們可以透過設(shè)法增加Slug/Board的幾何尺寸面積,，亦或是直接選用高導(dǎo)熱材料來制作散熱元件的方式來進(jìn)行，以降低該部分的熱阻值,。而對于二極管與Slug、Slug與Board之間因面積大小差異,、溫度分布不均而所衍生出的擴(kuò)散熱阻問題,，簡國祥則建議可由減少面積比、增加元件底板厚度,、提高材料本身的熱傳導(dǎo)系數(shù),，以及強(qiáng)化熱對流效果…等層面來下手。增加底板厚度是較為常見的做法,。當(dāng)其厚度增加時(shí),，因面積比所造成的差異效應(yīng)便可縮小，熱往垂直方向與向兩旁水平擴(kuò)散的速度會更趨于一致,，從而使得其擴(kuò)散熱阻問題的影響變小,。
如果受限于空間的考量，底板厚度無法再增加時(shí),，業(yè)者或許也可透過增加熱導(dǎo)管…等方式,，強(qiáng)化底板橫向的熱傳導(dǎo)系數(shù)，以縮短垂直與水平方向熱傳導(dǎo)的差異,。這表示底板厚度薄時(shí),，增加其橫向熱傳導(dǎo)系數(shù)的效益也就越高。雖然厚度增加會減少擴(kuò)散熱阻,，但相對也會使一維熱阻值增加,。業(yè)者必須要透過實(shí)驗(yàn)與計(jì)算的方式，設(shè)法在此兩者之間取得平衡,，以找出底部最佳的厚度,。但一般來說，當(dāng)二極管與Slug,、Slug與Board之間的面積差異越大時(shí),，最佳厚度也會有跟著增加的趨勢。
至于在熱對流方面,，除了因所處環(huán)境的需求,，必須利用風(fēng)扇…等方式進(jìn)行強(qiáng)制對流之外，一般業(yè)者為避免增加其產(chǎn)品散熱元件體積及制造成本,，通常都會采用自然對流的方式設(shè)計(jì),。當(dāng)Board幾何面積越大,，或熱對流系數(shù)越高時(shí)，其熱對流的熱阻值就越小,。但不幸的是,，通常Board幾何面積越大時(shí)，熱對流系數(shù)則相對越差,。因此人們在規(guī)劃LED燈泡布局時(shí),，一般會取其Board的幾何面積與熱對流系數(shù)相乘之后的最大值來進(jìn)行設(shè)計(jì)。
另外對于散熱鰭片的設(shè)計(jì),，由于其熱量會由底部傳至尾端的方式進(jìn)行散熱,，因此其熱傳導(dǎo)系數(shù)、熱對流系數(shù)與厚度值,，都會影響散熱鰭片的最適尺寸,。在一般的情況下，當(dāng)散熱鰭片厚度,、熱傳導(dǎo)系數(shù)越高時(shí),，鰭片散熱效率就越好；而相對而言,，當(dāng)熱對流系數(shù)越高時(shí),，鰭片散熱效率會越差。這也就是說,，如果熱對流效果很好時(shí),，散熱鰭片所需要的尺寸便越小。因此一般采自然對流的散熱鰭片通常會比較高大,，而鰭片與鰭片之間所應(yīng)保持的距離也會越寬,。
LED燈泡散熱處理 需切合實(shí)際應(yīng)用需求
除了上述的熱傳導(dǎo)及熱對流外，熱幅射也是LED燈泡散熱的一項(xiàng)重要機(jī)制,。熱幅射的效果好壞與材料的表面狀況有關(guān),。以散熱鰭片為例子，在大小及間隔固定的條件下,，其鋁材質(zhì)表面是否有拋光,，還是已經(jīng)被氧化，對于其熱幅射效果就有很大的差異,。另一方面,，也由于熱幅射表面必須要有溫差，并且能直接看到彼此,，才能進(jìn)行熱傳,，因此對于某些款式的燈具，熱幅射的散熱效果，有時(shí)甚至比其它兩種更好,。
不同的燈具設(shè)計(jì)及照明需求,，所應(yīng)采用的散熱技術(shù)也會有所差異。象是發(fā)光效率,、半導(dǎo)體材質(zhì),、光源分布狀況、熱量傳輸?shù)木嚯x,、外部所能接觸到的氣流環(huán)境…等變量,，對于燈具散熱元件的設(shè)計(jì)即有很大的影響。舉例來說,，若LED燈泡的發(fā)光效率能夠提升至90%,，讓電流轉(zhuǎn)換成的熱量減少，或是所采用的半導(dǎo)體元件材料在較高溫度下仍可正常運(yùn)行,，自然便能縮小散熱元件所需占用的面積。“而有的燈具(如嵌燈)會處于相對密閉的空間,，有些(如投射燈)則可直接曝露在大氣或冷房環(huán)境之下,。”因此具體的LED燈泡散熱處理設(shè)計(jì)方式，應(yīng)該要視其需求與所處狀況而定,。