大功率led的散热问题

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1、大功率LED的散热问题LED是个光电器件，其工作过程中只有15%～25%的电能转换成光能，其余的电能几乎都转换成热能，使LED的温度升高。在大功率LED中，散热是个大问题。例如，1个10W白光LED若其光电转换效率为20%，则有8W的电能转换成热能，若不加散热措施，则大功率LED的器芯温度会急速上升，当其结温（TJ）上升超过最大允许温度时（一般是150℃），大功率LED会因过热而损坏。因此在大功率LED灯具设计中，最主要的设计工作就是散热设计。另外，一般功率器件（如电源IC）的散热计算中，只要结温

2、小于最大允许结温温度（一般是125℃）就可以了。但在大功率LED散热设计中，其结温TJ要求比125℃低得多。其原因是TJ对LED的出光率及寿命有较大影响：TJ越高会使LED的出光率越低，寿命越短。图2 K2系列的内部结构图1是K2系列白光LED的结温TJ与相对出光率的关系曲线。在TJ=25℃时，相对出光率为1；TJ=70℃时相对出光率降为0.9；TJ=115℃时，则降到0.8了。表2是Edison公司给出的大功率白光LED的结温TJ在亮度衰减70%时与寿命的关系（不同LED生产厂家的寿命并不相同，

3、仅做参考）。图3 NCCWO22的内部结构在表2中可看出：TJ=50℃时，寿命为90000小时；TJ=80℃时，寿命降到34000小时；TJ=115℃时，其寿命只有13300小时了。TJ在散热设计中要提出最大允许结温值TJmax,实际的结温值TJ应小于或等于要求的TJmax,即TJ≤TJmax。图4 LED与PCB焊接图本人看到一则专利，提供一种ＬＥＤ灯具的散热体结构，该结构主要包括散热体及导热柱，其中散热体由多个散热片叠置构成，在各散热片的片体的中央位置处设有穿槽，且各散热片叠置后，各穿槽叠置形

4、成容纳空间，在散热片的片体上设有多个穿孔，在各散热片叠置后形成多个散热通道，导热柱容纳在各散热片所形成的容纳空间中，并与各散热片紧密接合，用以吸收由ＬＥＤ灯所产生的热量，通过该散热体的叠置特性，不但可配合该灯具的散热所需增减该散热体的大小外，还通过该散热体所形成的散热通道，以增加该散热体的散热效率。做为一个高科技节能照明产业的从业人员必须认清，良好的灯具散热包含热传导、均温性、热交换等复杂的热传学基础，并非坊间某些厂商号称使用太空科技或奈米科技等单一原件或材料就能解决，LED路灯的性能必须要有科学

5、的理论做支撑、完善的设计为方针、良好的制程为基础，最后在以第三公正单位的检测报告为依据，这样才不会一再发生光衰退货阻碍产业发展的恶性循环.一般工业产品的热辐射波长都在红外波段，因此跟表面颜色无关（只有可见光波段的热辐射才与颜色有关，比如太阳光）在做热计算时，最好先写出热阻网络图，分析各段热阻的大小及改进方法。一般来说，LED封装热阻占总热阻的30%-50%（芯片固有特性，无法降低），余下的有基板导热热阻，界面热阻，散热器热阻等。基板导热热阻：选用提高基板导热系数（增加铺铜和过孔，选用铝基板等等）；

6、2，界面热阻：利用导热膏或导热垫片来降低；3，散热器热阻：增加散热面积，合理设计外形，提高表面发热率（增强辐射），加入热管。LED铝基板设计选择　　LED线路设计为了更好的解决散热问题，LED和有些大功率IC需要用到铝基线路板。　　铝基板pcb由电路层(铜箔层)、导热绝缘层和金属基层组成。电路层要求具有很大的载流能力，从而应使用较厚的铜箔，厚度一般35μm~280μm;导热绝缘层是PCB铝基板核心技术之所在，它一般是由特种陶瓷填充的特殊的聚合物构成，热阻小，粘弹性能优良，具有抗热老化的能力，能够承

7、受机械及热应力。IMS-H01、IMS-H02和LED-0601等高性能PCB铝基板的导热绝缘层正是使用了此种技术，使其具有极为优良的导热性能和高强度的电气绝缘性能;金属基层是铝基板的支撑构件，要求具有高导热性，一般是铝板，也可使用铜板(其中铜板能够提供更好的导热性)，适合于钻孔、冲剪及切割等常规机械加工。工艺要求有：镀金、喷锡、osp抗氧化、沉金、无铅ROHS制程等。　　基材:铝基板产品特点：绝缘层薄，热阻小;无磁性;散热好;机械强度高产品标准厚度：0.8、1.0、1.2、1.5、2.0、2.5

8、、3.0mm铜箔厚度：1.8um35um70um105um140um特点:具有高散热性、电磁屏蔽性，机械强度高，加工性能优良。用途:LED专用功率混合IC(HIC)。　　铝基板是承载LED及器件热传导，散热主要还是靠面积，集中导热可以选择高导热系数的板材，比如美国贝格斯板材;慢导热或散热国产一般材料即可。价格相差较大，贝格斯板材生产出成品大概需要4000多元平米，一般国产材料就1000多元平米。LED一般使用电压不是很高，选择1mil厚度绝缘层耐压大于2000V即可。　　LED散热