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LED学院 Lesson 8：LED 热学 • 能量转化3. LED 热学3.3 能量转化
所有光源的原理都是将电能转化为可见光和热能，其差别就是具体比例的不同。白炽灯泡的输出主要集中在红外辐射，可见光只占到8%。荧光光源的发光效率更高些，达到21%，但仍然发射大量红外线、紫外线及热量。LED产生的红外线很少，能将40%的电能转化为可见光（见图3.3.1），剩余部分的能量都转化了热量，这些热量需要从LED工作区传导出去，依次经过基层印刷电路板、散热系统、外壳，最终散发到空气中去。
图3.3.1：“白光”光源的能量转化率（Visible light 可见光、Heat removed by conduction and convection通过传导和对流散发的热量、Heat removed by thermal radiation 通过热辐射散发的热量）
对于LED光源来说，热辐射几乎不存在，所以绝大部分热量只能通过传导和对流来散发掉。LED光源的效率很高，热管理可以说是设计过程中最有挑战性的部分。适当的冷却散热系统设计对于LED灯具来说至关重要。
插座效率（电光转换效率 WPE）
要改善结构设计就需要更精确地计算发热所消耗的能量（也就是说光源中有多少能量转化为了热能），为此我们引入插座效率（电光转换效率 WPE）的概念。WPE的定义是LED光源产生的可见光的能量占输入电能的比值（也就是说有多少电能转化为了可见光）。通常LED的插座效率在40%，也就是说有60%左右的电能变成了热量。在OMS，传统光源的WPE通常被估算为20%。
假设以下所有光源的输入功率都是20W，通过传导和对流散发的热量计算如下：案例1：白炽灯光源20W x (1-WPE) x 19% = 20W x 80% x 19% = 3.04 W案例2：荧光光源20W x (1-WPE) x 42% = 20W x 80% x 42% = 6.72 W案例3：LED光源 20W x (1-WPE) x 60% = 20W x 60% x 60% = 7.2 WLED芯片中大约60%的能量转化为了热量，需要借助传导和对流散发出去。如果没有高效的热管理和冷却散热系统，LED芯片会过热，导致LED特性发生改变。这种改变会直接影响LED短期及长期的性能表现。短期影响是会出现色漂及光输出下降，长期后果是会导致光衰加速，从而缩短使用寿命。

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