小功率發(fā)光管制做大功率半導(dǎo)體燈使用的元器件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配麻煩。但由于小功率發(fā)光管價(jià)格低，燈的生產(chǎn)成本低。
大功率半導(dǎo)體燈的熱設(shè)計(jì)
燈體的熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是制作半導(dǎo)體燈的另一個(gè)不容忽視的問題。雖然發(fā)光管是冷光源，工作時(shí)自身不是灼熱體，但電流流過發(fā)光二極管時(shí)產(chǎn)生的電阻熱還是會(huì)使燈體升溫，半導(dǎo)體材料制作的發(fā)光二極管在高溫下會(huì)迅速老化，光效下降。要減緩發(fā)光二極管的光衰，使半導(dǎo)體燈有長(zhǎng)的使用壽命，必須降低發(fā)光管管芯的溫度，要降低管芯的溫度，就要降低燈體溫度，并且要減小發(fā)光管和燈體之間的熱阻，這就要求解決好半導(dǎo)體燈的散熱問題。
解決散熱問題主要靠合理的燈體結(jié)構(gòu)。一種解決方案是使用2--3mm的鋁扳做基扳，大功率管直接安裝在鋁板上，管子之間用引線相連。小功率管可以按照使用的發(fā)光管的數(shù)目在鋁扳上打好孔徑和發(fā)光管外徑相同的孔，再將發(fā)光管緊配合鑲嵌到鋁扳上，發(fā)光管引腳在鋁扳后面相連。燈的外殼也用金屬材料制作，裝好發(fā)光管的鋁扳和金屬外殼緊密裝配，這樣，燈工作時(shí)產(chǎn)生的熱量可以通過鋁扳傳導(dǎo)到金屬外殼上，金屬外殼暴露在空氣中，熱量就可以通過輻射和對(duì)流散去。暴露在空氣中的金屬外殼的表面積要按照約每瓦50平方厘米考慮。為了既減小燈的體積又保證較大的散熱面積，燈體外殼應(yīng)該是帶肋條的散熱片結(jié)構(gòu)。
最高管芯工作溫度和熱阻造成的管芯和管殼之間的溫差是熱設(shè)計(jì)最主要的考慮因素，對(duì)于大功率發(fā)光管來說，1瓦的大功率發(fā)光管熱阻約20℃，也就是說，給標(biāo)稱功率1瓦的發(fā)光管輸入1瓦的電功率管芯溫度就比管殼高20℃。3瓦管熱租約15℃，給3瓦管輸入3瓦的電功率管芯溫度就比管殼高45℃，因此，要使3瓦發(fā)光管制作的半導(dǎo)體燈和1瓦管制作的半導(dǎo)體燈管芯溫度相同，3瓦管制作的燈燈體溫度應(yīng)該比用1瓦管制作的燈更低。反過來說，如果燈體溫度相同，用1瓦管制作的燈管芯溫度比用3瓦管制作的低。從這個(gè)意義上來看，用3只1瓦發(fā)光管作3瓦的燈比用1只3瓦管作3瓦的燈更有利于降低管芯的溫度，并且3只1瓦發(fā)光管打出的光通量比1只3瓦發(fā)光管發(fā)出的光通量高。因此，用大功率發(fā)光管制作半導(dǎo)體燈要合理選擇發(fā)光管。
為了減少發(fā)光二極管產(chǎn)生的熱量，要選用光效高的發(fā)光管制做大功率半導(dǎo)體燈，因?yàn)樵谳斎胍欢ǖ碾姽β蕰r(shí)，光效高的發(fā)光管發(fā)出的光能量高，發(fā)出的熱能量必然少，這樣就可以減小散熱片的面積。
大功率半導(dǎo)體燈應(yīng)用領(lǐng)域舉例
一、彩色信號(hào)燈和彩色照明
大功率彩色信號(hào)燈和彩色照明如果用白熾燈做光源再濾光的辦法，只能利用其中比例很小的有色光，大部分光譜都不能被利用，因此，實(shí)際光效極低。而用半導(dǎo)體燈，由于能用各種顏色的發(fā)光管直接生成所需要的光色，因此，實(shí)際光效比用白熾燈做光源再濾波的辦法高得多，既節(jié)能又長(zhǎng)壽命。典型應(yīng)用如：信號(hào)燈、航標(biāo)燈、草坪燈、廣告燈、紅燈籠等等。
二、背景燈 勾邊燈
大功率廣告燈箱用的背景燈，裝飾裝潢和橋梁建筑等用的勾邊燈，用其他光源不好實(shí)現(xiàn)，發(fā)光二極管可以隨意布局，并且還可以根據(jù)需要選用各種顏色。
三、景觀燈
在公園，旅游區(qū)等景觀照明，也可以發(fā)揮發(fā)光二極管布局靈活，顏色多樣性的優(yōu)勢(shì)，使風(fēng)景更加亮麗。
四、路燈等公共照明
有些城市已經(jīng)開始用半導(dǎo)體燈做路燈或者用于其他公共照明，這也是未來半導(dǎo)體燈重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一。
從發(fā)展趨勢(shì)來看，未來幾年內(nèi)商品化的大功率白光發(fā)光二極管的發(fā)光效率就會(huì)普遍超過100流明，大功率半導(dǎo)體照明的節(jié)能優(yōu)勢(shì)必將出現(xiàn)。隨著生產(chǎn)技術(shù)水平的提高和產(chǎn)量的增加，發(fā)光管的生產(chǎn)成本也會(huì)不斷降低。外圍技術(shù)方面，模塊化的發(fā)光管專用電源變換器的品種已經(jīng)十分完備，可以提供從1伏直流電到交流市電的各種原始電源的恒流變換，單個(gè)變換器的功率范圍從一瓦以下到幾十瓦，變換器體積小，效率高，穩(wěn)定性好，工作可靠。半導(dǎo)體照明的核心技術(shù)和配套技術(shù)都在趨于成熟，應(yīng)用范圍從專用到通用，從小功率到大功率不斷擴(kuò)展，第四次照明產(chǎn)業(yè)的革命將為人類社會(huì)帶來新的光輝。