1、大功率LED散热设计教程,2009年3月,目录,一、大功率LED特性简述二、大功率LED的散热特性三、大功率LED散热实例,一、LED特性简述,近年来，大功率LED发展较快，在结构和性能上都有较大的改进，产量上升、价格下降 ；Cree公司新推出的XLamp XRE冷白光LED，其最高亮度挡Q4在350mA时光通量可达107114lm。这些性能良好的大功率LED给开发LED白光照明灯具创造了条件。 然而在LED的设计中，最为重要且难以解决的问题之一就是它的散热问题，它直接影响了LED的使用寿命和光效,二.1 LED的结温和相对出光率,上图是流明公司的K2结温和相对出光率的示意图，由图可以看出，L
2、ED的结温直接影响到了它的相对出光率，也就是光效，当LED结温在25度的时候，出光率达到额定的100，而当结温达到125度的时候，相对出光率下降为80左右,二.2 LED的结温和寿命,如上图所示，是不同的结温下，LED的实际使用寿命，由图可见，在25度的Tj结温下，LED的寿命为23万小时，在65度的Tj结温下，LED的寿命为5。4万小时，而当LED工作于125度的Tj结温下时，LED的寿命仅为1万小时，远远达不到设定的10万小时的使用寿命，所以降低LED的工作结温是影响LED寿命的最关键因素之一,二.3 LED的内部结构分析,大功率LED在结构设计上是十分重视散热的。图左是Lumiled公司
3、K2系列的内部结构、图右是NICHIA公司NCCW022的内部结构。从这两图可以看出：在管芯下面有一个尺寸较大的金属散热垫，它能使管芯的热量通过散热垫传到外面去。,二.4 LED散热路径图、热阻,热是从温度高处向温度低处散热。大功率LED主要的散热路径是：管芯散热垫印制板敷铜层印制板环境空气。若LED的结温为TJ，环境空气的温度为TA,散热垫底部的温度为Tc（TJTcTA），散热路径如图6所示。若管芯传导到散热垫底面的热阻为RJC（称为LED的热阻）可以这样理解：LED的热阻越小，其导热性能越好，即散热性能越好。,二.5 LED散热计算经验公式,经过一些LED运用方面的的经验总结和推导计算，业
4、界得出了一个计算LED结温的简单实用的经验公式如下： TJ=RjcPd+Tc=Rjc（IfVf）+TC 上式中：Tj指LED的结温 Rjc指LED的热阻 Pd指LED的工作功率If（LED工作电流）Vf（LED工作电压） Tc指LED的正背面铝基板温度,三.1 LED散热设计实例一,如上图，在LED背面铝基板加散热U型板或者类似可以直接传导散热的导热材料，这种方法适用于10瓦以下的散热设计，但这种方式的散热部件必须有足够小的热阻和足够大的散热面积,三.2 LED散热设计实例二,上图是50瓦LED的散热方式，利用铜的良好导热性，利用铜管给50瓦LED散热,三.3 LED散热设计实例三,上图是台湾产的一个样灯，是40瓦LED的散热设计，利用增加和空气的接触面积来给LED散热，保证了LED的光效和寿命,Thank you!,
