LED灯珠散热计算方法及公式

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LED 散热设计原理及结温等相关技术参数的计算公式

LED 散热设计原理及结温等相关技术参数的计算公式2008-01-15 10:00:41 作者：戴维大功率LED的散热设计近年来，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；还开发出单颗功率为100W的超大功率白光LED。

与前几年相比较，在发光效率上有长足的进步。

例如，Edison公司前几年的20W白光LED，其光通量为700lm，发光效率为35lm/W。

2007年开发的100W白光LED，其光通量为6000lm，发光效率为60lm/W。

又例如，Lumiled公司最近开发的K2白光LED，与其Ⅰ、Ⅲ系列同类产品比较如表1所示。

从表中可以看出：K2白光LED在光通量、最大结温、热阻及外廓尺寸上都有较大的改进。

Cree公司新推出的XLamp XR～E冷白光LED，其最高亮度挡QS在350mA时光通量可达107～114lm。

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。

前几年，各种白光LED照明灯具主要是采用小功率Φ5白光LED来做的。

如1～5W的灯泡、15～20W的管灯及40～60W的路灯、投射灯等。

这些灯具使用了几十到几百个Φ5白光LED，生产工艺复杂、可靠性差、故障率高、外壳尺寸大，并且亮度不足。

为改进上述缺点，这几年逐步采用大功率白光LED来替代Φ5白光LED 来设计新型灯具。

例如，用18个2W的白光LED做成的街灯，若采用Φ5白光LED 则要几百个。

另外，用一个1.25W的K2系列白光LED，可做成光通量为65lm的强光手电筒，照射距离可达几十米。

若采用Φ5白光LED来做则是不可能的。

图1 结温TJ与相对出光率关系图用大功率LED做的灯具其价格比白炽灯、日光灯、节能灯要高得多，但它的节能效果及寿命比其他灯具也高的多。

如果在路灯系统及候机大厅、大型百货商场或超市、高级宾馆大堂等用电大户的公共场所全部采用LED灯具，其一次性投资较高，但长期的节电效果及经济性都是值得期待的。

LED散热设计与计算公式

三：热阻（表征阻止热量传递的能力的综合参量），单位℃/W，方程式中用 “R”或“θ”表示。导热热阻：R=L/（KA），L为平板厚度；A为平板垂直于热流方向的截面积； K为平板材料的导热率。对流换热热阻：R=1/（hA），h为对流换热系数，A 为换热面积；辐射热阻： 1，对于两个物体表面的辐射：R=1/（A1F1-2）或1/（A2F2-1） 2，对于物体与环境大气的辐射：R=1/（hrA）式中：A,A1，A2为物体互辐射的表面积；F1-2和F2-1为辐射角系数；hr为辐射换热系数；以上三种热阻或综合热阻也可以用以下的公式定义： R12=（T1-T2）/Q（T1＞T2）式中： T1，T2为某两点位置的温度；Q为通过的1,2点的传导热速率，则R12为1,2点件的热阻。虽然热阻单位不同但其值是等效的，例：1℃/W=1K/W 四：接触热阻，单位㎡*K/W,在公式中用Rc表示；对于单位面积的交界面接触热阻定义为：Rc=(T2A-T2B)/Q，其中，T2A,T2B为两交接面的表面温度，Q为通过交接面的传热速率。减少触热阻的措施： 1. 增加借组部分面积，增加结合压力，减小结合面粗糙度，提高结合面的平面度， 2. 选择导热率达界面流体，自然状态下界面空隙的流体多为空气，而空气的导热系数极低（0.023W/m*k）而在界面涂上有较高的导热能力的物体五：散热器的设计及选择； ①；定义热边界条件（系统总的热耗散功率Q,最大工作的温度TA,元器最大允许工作温度TJ） ②；估算系统热阻Rja=（Tj-Ta）/Q ③；估算散热热阻Rba=(Tj-Ta)/Q-Rjb ④；设计/选择散热器(根据估算的Rba为初始目标进行散热器的设计或从散热设备制造商提供的规格数据选择合适的散热器)
LED 散热设计与计算公式
一：LED灯具热分析公式：Ｔj ≧Ta + (

LED散热计算公式

LED散热自动计算公式
环境温度----------------------------------TA(℃)25
LED管芯传导到散热垫底面的热阻值-------RJC(℃/W)16
LED正向工作电压　VF值----------------------VF(V) 3.97
LED正向工作电流　IF值----------------------IF(A)0.5
散热片底部温度----------------------------TC(°C)71
结温--------------------------------------TJ(℃)103℃
从PCB传导到环境空气的热阻值------------RBA(℃/W)23℃
从管芯的结温TJ传导到空气TA的总热阻值----RJA(℃/W)39℃
总结:若计算出来的TJ比设计要求的TJmax大得多，而且在结构上又不允许增加
材上（或铝板冲压件上）,或粘在散热片上.这两种方法是在多个大功率LED的灯具设计中常用的。

例如，在计算出TJ=103℃的PCB背后粘贴一个10℃/W的散热片，其TJ降到80℃左右。

计算公式
温度计
LED资料中有
LED资料中有
LED资料中有
标准范围值 20-80℃
越小越好
越小越好
许增加面积时，可考虑将PCB背面粘在"∪"形的铝型大功率LED的灯具设计中常用的。

例如，上述计算举例中，到80℃左右。