LED基礎知識之集膚效應

大家在做LED測試時應該會發現當以高頻電流驅動IC,經常會出現燒黑現象,最終導致死燈。具體表現在金線周圍膠體因持續高溫下矽膠碳化燒黑,這是由於高頻下阻抗遠高於直流阻抗,阻抗的升高使金線發熱更加嚴重使膠體燒黑,產生這一現象的原因就是集膚效應。

一、什麼是集膚效應
集膚效應又叫趨膚效應,當交變電流通過導體時,電流將集中在導體表面流過,這種現象叫集膚效應。集膚效應是電磁學,渦流學(渦旋電流)的術語。這種現象是由通電鐵磁性材料,靠近未通電的鐵磁性材料,在未通電的鐵磁性材料表面產生方向相反的磁場,有了磁場就會產生切割磁力線的電流,這個電流就是所謂的渦旋電流,這個現象就是集膚效應。

二、集膚效應的原理
集膚效應是電流或電壓以頻率較高的電子在導體中傳導時,會聚集於總導體表層,而非平均分佈於整個導體的截面積中。趨膚效應使導體的有效電阻增加。頻率越高,趨膚效應越顯著。當頻率很高的電流通過導線時,可以認為電流只在導線表面上很薄的一層中流過,這等效於導線的截面減小,電阻增大。既然導線的中心部分幾乎沒有電流通過,就可以把這中心部分除去以節約材料。因此,在高頻電路中可以採用空心導線代替實心導線。此外,為了削弱趨膚效應,在高頻電路中也往往使用多股相互絕緣細導線編織成束來代替同樣截面積的粗導線,這種多股線束稱為辮線。

三、集膚效應的應用
導體中交變電磁場的強度隨著進入導體的深度而呈指數遞減,因此在防曬霜中混入導體微粒(一般是氧化鋅和氧化鈦),就能使陽光中的紫外線(高頻電磁波)的強度減低。這便是物理防曬的原理之一。此外,趨膚效應也是電磁遮罩的方法之一,利用趨膚效應可以阻止高頻電磁波透入良導體而作成電磁遮罩裝置,這也是電梯中,手機收訊不好的原因。在工業應用方面,利用趨膚效應可以對金屬進行表面淬火。

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