大功率LED的散热设计(图)

《大功率LED的散热设计(图)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、大功率LED的散热设计（图）近年來，人功率LED发展较快，在结构和性能上都冇较人的改进，产量上升、价格卞降；还开发出单颗功率为100W的超人功率H光LED。与前几年相比较，在发光效率匕有长足的进步。例如，Edison公司前几年的20WA光LED,其光通量为7001m,发光效率为351m/Wo2007年开发的100W白光LED,其光通量为60001m,发光效率为601m/Wo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

2、XR〜E冷白光LED,其最高亮度描QS在350mA时光通量可达107〜1145。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。表'K2白光L£DiJI.ID務列司奂声晶比快WXfONMuraceraaa卜145•5oco105，八！C上弋IMiSiI0KJ!*35■抚IS：1$：uX✓7uIIII2工2Ft0ZZ・UK-r-MMCCHOMq.Q前儿年，各种口光LED照明灯具主要是采用小功率①5口光LED來做的。如1〜5W的灯泡、15〜20W的管灯及40〜60W的路灯.投射灯等。这些灯具使用了儿十到儿百个050光LED,生产工艺复杂、可靠性差、故障率高、外壳尺寸

3、大，并且亮度不足。为改进上述缺点，这儿年逐步采用大功率口光LED來替代①5口光LED来设计新型灯具。例如，用18个2W的口光LED做成的街灯，若采用①5口光LED则要儿百个。另外，用一个1.25W的K2系列白光LED,可做成光通量为655的强光手电筒，照射距离可达儿十米。若采川①5口光LED来做则是不可能的。K2眾白光L£D—*■—■J1iscniiw130%120%110%100%90%SO%7(n60%-ISS25456585105125145图1结温TJ与相对出光率关系图用大功率LED做的灯具其价格比口炽灯、丨1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

4、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件都是值得期待的。FI前主要采用1〜3W人功率白光LED作照明灯，I大I为其发光效率高、价格低、应用灵活。大功率LED的散热问题LED是个光电器件，英工作过程中只有15%〜25%的电能转换成光能，其余的电能儿乎都转换成热能，使LED的温度升爲。在大功率LED'P,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%,则冇8W的电能转换成热能，若不加散热措施，则大功率LED的辭芯温度会急速上升，当其结温（Tj）上升超过瑕大允

5、许温度时（一般是150°C）,大功率LED会因过热而损坏。因此在大功率LED灯具设计屮，最主要的设计工作就是散热设计。表2犬功務a光LED診諸*T；衣凳时与寺由的典来另外,一般功率器件（如电源IC）的散热计算中,只要结温小于最大允许结温温度（—般是125C）就可以了。但在大功率LED散热设计中，其结温TJ要求比125°C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°透镜阴极散热超外封装违接线一LED若片图2K2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°C时，相对出光率为1；Tj=70

6、°C时相对出光率降为0・9；T尸115°C时,则降到0.8To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，仅做参考）。图3NCCW022的内部结构在表2中可看出：Tj二50°C时，寿命为90000小时;Tf80°C时，寿命降到34000小时；Tj二115°C时，其寿命只有13300小时了。Tj在散热设计屮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T.max,即TJWTmax。主要散热方向图4LED与PCB焊接图大功率LED的散热路径.大功率LED在结构设计上是十分重视散热的。图

7、2是Lumiled公司K2系列的内部结构、图3是N1CI1IA公司NCCW022的内部结构。从这两图可以看岀：在管芯下面有一•个尺寸较大的金屈散热如它能使管芯的热量通过散热热传到外面去。图5双蜃敷铜层散热结构PCB人功率LED是焊在卬制板(PCB)上的，如图4所示。散热数的底而4PCB的敷铜而焊在一起，以较人的敷铜层作散热而。为提高散热效率，采用双层敷铜层的PCB,其正反而图形如图5所示。这是一种最简单的散热结构。LEDTj—丰F苦F4做热險亦——I介质広I_[®ww}+-7耳RoJ依_0_廊_0T.R