LED散热基础培训教程

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1、LED散热设计培训教程目录１.热学的基本概念２.常见的散热方式和相应的理论计算方法３.LED光源热设计的相关信息４.灯具散热设计注意事项５.灯具热测试的几个重要条件６.散热技术7.LED热量管理8.热管理技术9.LED散热的设计和选择10.热分析中常用的软件11.其它新型散热技术12.如何测量LED节温LED灯具热传递方式热传递的三种基本方式为：传导、对流和辐射，热管理也从这三方面入手，分为瞬态分析和稳态分析。散热器的主要传递途径为传导和对流散热，自然对流下的辐射散热也是不容忽视的。一.热学基本概念1.1热传导在静态介质中存在温度差时，

2、不论介质是固体还是液体，介质中都会发生传热。此过程为热传导。热传导是因存在温差而发生的能量的转移。1.2对流当一个表面和一种运动的流体处于不同温度时，它们之间发生的传热为对流1.3热辐射在所有具有温度的表面上，都在以电磁波的形式在发射能量，此过程为热辐射。热对流换热系数表二.常见的散热方式和相应的理论计算方法2.4散热热阻三.LED光源热设计的相关信息四.灯具散热设计注意事项五.灯具热测试的几个重要条件六.散热技术七.LED热量管理在固态照明行业，LED在亮度方面处于领先地位，它提供可回流焊设计，从而更加便于使用和热量管理。采用LED的

3、照明应用不仅使光输出最大化，而且提高了设计灵活性，同时将对环境的影响降到最低。它们在专业性和通用性照明应用中都得到了广泛的使用。当设计使用LED的照明系统时，最关键的设计参数之一就是该系统从LED接合点排除热量的能力。LED接合点很高的工作温度会破坏LED的性能，导致光输出衰减和工作寿命减少。大多数LED失效机制都和温度密切相关。LED接合点温度的升高会导致光输出的减少，加速芯片老化。每种产品系列的最高接合点温度都已在产品数据表中列明。接合点温度主要受到三个参数的影响：LED周边环境的温度在LED接合点和外部条件间的导热通道LED释放的

4、能量在设计带有高功率LED的照明系统时，应当遵循以下通用指导原则：成功进行散热设计要考虑的最重要因素是，将需要移除的热量降至最低。将LED驱动电路和LED电路板隔开非常重要，只有这样驱动器所产生的热能才不会导致LED接合点温度升高。下一个最有效的策略是将固灯具置里面的温度降至最低。只要注意几个设计参数，这个目标就能实现，比如说考虑防止整个系统达到整体功率密度的上限值的保守封装设计。保证进行自然对流冷却的通路洁净、畅通无阻也非常重要。提高散热片和LED间的热传导性对于热管理非常有必要。尽管从散热片上移除热量是通过对流实现，从LED到散热片

5、的通道却是通过传导方式。最后，LEDPCB电路板/散热片的朝向在设计时也需要慎重考虑。正确安装电路板/散热片非常重要，使散热面保持垂直。如果电路板平面是水平的，那么它将会阻止空气对流的形成，这样就会显著降低系统的冷却性能。八.热管理技术热阻两点间的热阻被定义为温差和被释放功率的比率。本文档中计算所采用的单位是°C/W。对于LED，两个重要散热通道的热阻会影响LED接合点的温度：从LED接合点到封装底部的热接触点的热阻。该热阻由封装设计控制。它被当作焊点和外部环境间的热阻(Rthj-sp)。从热接触点到外部环境条件，这种热阻被定义为焊点和

6、外部环境间的通路。它被当作焊点和外部环境间的热阻(Rthsp-a)在LED接合点和外部环境(Rthj-a)间的总热阻可以通过数学模型公式表示为数列热阻Rthj-sp和Rthsp-a的和释放功率由LED（Pd）所释放的总功率等于LED驱动电压(Vf)和驱动电流(If)的乘积。接合点温度LED接合点的温度(Tj)是外部环境温度(Ta)与释放功率和结点与外部环境热阻之乘积的和。Tj=Ta+(Rthj-axPd)在大多数情况下，高功率LED将被安装在金属核心印刷电路板（PCB）上，该板会和一个散热片相连接。热量通过传导方式从LED接合点流经PC

7、B，到达散热片。散热片通过对流方式将热量散发到外部环境中去。在大多数LED应用中，与LED接合点和导热板之间，以及导热板到外界环境之间相比，LED和PCB和/或散热片之间的接触热阻还是相对较小的。当使用散热片时，总的热阻是三个串联电阻之和，它们分别是从接合点到焊接点(Rthj-sp)间的热阻与从焊接点到散热片间的热阻(Rthsp-h)，及从散热片到外部环境间的热阻(Rthh-a)Rthj-a=Rthj-sp+Rthsp-h+Rthh-a应当注意的是从LED封装到外部环境的直接热损失量非常小，以至于在计算时可以忽略不计。决定所需散热片的尺

8、寸规格和种类的总体设计，目标就是计算出散热片最大热阻值(Rthh-a)，该热阻值将能够使接合点温度保持低于最恶劣工作环境下的最大值。例1：散热片的热阻在本例中，6个白色Xlamp7090LED被应用于最高外