散熱處理與安全設計為LED照明發展關鍵

LED嵌入式燈具體積小，且常採多元件整合，模組的散熱設計難度較高。

對目前常見的白熾燈泡或是螢光燈、省電燈泡來說，即便產品本身運行可能產生熱能，但元件的高熱仍可以被有效隔離，使光源與電源接座不會因熱而產生意外的公安問題。但LED固態照明就不同，一來LED元件集中單點的運行高溫，必須採取更多積極手段進行散熱處理，同時搭配主動有效的熱處理機制，才能避免燈具發生公安問題...

傳統光源或燈具多有運行過程產生高熱的問題，例如鹵素燈泡或白熾燈泡，若是白熾燈形式，即在特殊處理的燈球環境內加熱鎢絲產生光亮。

實際上，高溫產生在燈絲上而非燈座，即便燈座會因燈球玻璃或是金屬受鎢絲發光的輻射熱、熱傳導間接產生高溫，但產生的溫度都在可接受的安全範圍，再加上非直接接觸傳導，安全性也相對較高。

LED固態光源  熱處理問題較傳統燈具複雜

但換成LED固態光源形式的燈具，其熱處理便可能成為新的應用安全問題。多數人會認為LED具高能源轉換效率、低驅動能源優勢，自然使用安全性較高，但實際上LED固態光源為了達到日常照明的應用目的，必須透過加大單組元件的功率去強化單元件的輸出流明，例如燈具廠會採取多LED元件整合形式加強輸出效果，且多元件同時運行也能改善LED固態光源光型偏向點光源的問題，讓LED固態光源技術的燈具可產生如燈泡般的面光源效果。

在開發現場，欲強化單元件的輸出流明，必須施加更高的電流，以使LED晶片的PN接面產生更多流明，但更高電流也會讓單點LED元件的溫度升高、更難處理，甚至為了提高燈具的光型表現、發光效率而採取多元件併用形式，也會使LED燈具的高溫問題加劇，讓散熱問題更難處理。

綜觀目前LED燈具市場的發展趨勢，多數LED光源的模組廠大多會先以利基市場產品為開發主力，因為高單價、高利潤，也可以藉由技術差異迅速打入發展技術較前衛的LED光源市場，例如，針對室內裝潢、情境燈具應用的嵌燈、壁燈、吸頂燈就成為LED光源燈具較常見的設計形式，其替換傳統燈具後的省電效益亦最受相關業者關注。

基本上，LED光源燈具必須重點處理的熱管理設計，在可能於密閉或半密閉環境使用的嵌燈、壁燈、吸頂燈產品，形成更嚴苛的挑戰，燈具開發商必須從材料、產品構型、主/被動散熱機制、驅動晶片設計等方面投入更多資源，以避免產品的公安問題肇生。

NTC持續監控運行溫度  維持LED燈使用安全

若LED燈具沒有搭配足夠的熱管理設計，在使用過程中可能會導致燈具因為經常性高熱運行造成壽命銳減，產生必須頻繁更換故障LED燈具的困擾，嚴重者甚至可能釀成公安意外，因運行高溫造成線路或是周邊裝潢著火燃燒！

在產品開發階段，可運用智慧型LED燈光控制技術，透過主動式的監看LED燈具與整體光源模組的溫度表現，簡化裝置的熱管理工作，同時當燈具與環境周遭溫度上升至危險區段時，燈具必須降低電功率、減少LED亮度輸出，以此提升LED固態光源燈具的使用安全性。

考量較簡單的設計形式，若燈具本身所使用的驅動器功能較聚焦於電源轉換與LED元件驅動，並未內嵌溫控微處理器與散熱處理模組，為避免增加產品原料件的成本，LED燈具可整合NTC(Negative Temperature Coefficient)負溫度係數Thermistor Sensors電路，是成本效益相對較高的安全設計方案。

所謂NTC電路，其設置目的是藉由透過電子迴路去監看LED的模組燈具溫度，透過預設溫度警示或是對應自動處理驅動狀況，採關閉LED固態光源模組方式，來提升LED燈具的使用安全，同時NTC電路也能降低設計的複雜度。

由於NTC電路的溫度係數非常大，因此可以偵測得知微小的溫度變化表現，被廣泛應用於需量測、控制與補償溫度的相關電路設計中，而NTC電路在LED光源模組設計中，基本上為量測LED固態光源燈具的產品周邊溫度變化，至於量測狀況會隨著NTC改變的電壓現況，直接測得電壓和NTC電路的溫度對應關係。

當NTC和周邊電路或整個模組溫度提升時，NTC監控電路的電阻隨即降低，產品可依此相依關係進行相關安全控制機制反饋，例如減少LED發光元件的驅動電流或是直接強制關閉燈具照明，在燈具溫度問題改善後自動回復照明狀態，藉此獲得燈具使用的安全性。

監看LED燈具溫度  亦可導入MCU微控制器達到智慧監控

前述NTC電路的改善形式，若想達到更佳的保護設計，搭配MCU進行更精密的安全設計也是一種相對務實的作法，在開發專案中，可將LED光源模組的狀態區分為燈光是否正常開啟、燈光是否被關閉，搭配溫度警示與溫度量測的程式邏輯判斷，建構更為完善的智慧燈具管理機制。

例如，若出現燈具溫度警示，經溫度量測得知模組溫度仍在可接受範圍，可維持正常途徑，透過散熱片自然散逸運行溫度；而當警示告知所測得溫度已達需執行主動散熱機制的基準，此時MCU必須控制散熱風扇作動，甚至當溫度達到危險值，系統必須透過MCU直接關閉驅動器供應電源，讓整體電子迴路、LED元件暫時停止運行，自然進行散熱處理。

判斷燈具是否開啟或關閉，可用簡單的判斷位元來做變化與了解產品目前使用狀態，比較關鍵的是溫度量測部分，所量測的溫度必須即時與系統的參照表進行比對，以確認目前模組狀態的正常或異常程度，計算出溫度間距後，自動對應進行溫控管理。

同樣的，當溫度進入危險區段時，控制機制應隨即關閉燈源，同時在系統關閉後60秒或180秒後再次進行溫度確認，待LED固態光源模組溫度達正常值，再重新驅動LED光源，繼續提供照明。