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1、LED散热与结构设计热是什么 众所周知，LED是高能效光源，而且因为体积小深受设计师的喜爱。但只有当不涉及热管理时，它们才可以被真正地称为“小”。虽然与白炽光源高达2500℃的工作温度相比，LED光源温度要低得多。因此，许多设计师最终意识到散热是个不可忽视的问题。尽管LED仍然会发热，但其温度相对低一些，因此这不会有什么大问题。不过，基于半导体器件LED其工作温度应低于100℃。 根据能量守恒定律，热(能)必须要被传送到附近区域。LED只能工作在25℃环境温度和最高100℃之间，温差范围仅为75℃。因此，需要一个较大的散热表面和非常有效的热管理．一,LED为什么要散热众所周
2、知，LED是高能效光源，而且因为体积小深受设计师的喜爱。但只有当不涉及热管理时，它们才可以被真正地称为“小”。虽然与白炽光源高达2500℃的工作温度相比，LED光源温度要低得多。因此，许多设计师最终意识到散热是个不可忽视的问题。尽管LED仍然会发热，但其温度相对低一些，因此这不会有什么大问题。不过，基于半导体器件LED其工作温度应低于100℃。 根据能量守恒定律，热(能)必须要被传送到附近区域。LED只能工作在25℃环境温度和最高100℃之间，温差范围仅为75℃。因此，需要一个较大的散热表面和非常有效的热管理。理论上LED总的电光转换效率约为54%(理论值),在现实只有理论值
3、的1/4;其余的电能将以热能的形式释放,这就是LED为什么要散热的原因;散热不好,造成温度上升;①温度上升----发光效率下降;②温度上升----主波长受影响：蓝光向短波长漂移,其它颜色向长波长漂移(红光)③温度上升----相关色温(CCT)：白光的相关色温升高,其它色温将下降;④温度上升----正向电压-----正向电压下降;⑤温度上升----反向电流增大;⑥温度上升----热应力增大;⑦温度上升----元器件的使用寿命减短;⑧温度上升----如是带荧光粉,环氧树脂的led,温度上升将导致这些材料发生劣化;上述也只是部分温度过高对LED部分性能产生影响,实际受影响的远远不止这
4、些,严重的将导致LED灯失效;二,LED散热与结构LED失效形式之一就是热失效,随温度的升高,不但LED失效率大大增加,而光衰加剧,寿命减短等,因此其散热设计是不容忽视的一个重要环节;室外灯外壳的防护等级一般都要求在IP65以上,热量不能通过空气对流的方式散发了出去,所以利用良好的导热途径将LED的热量传到到灯壳;选择合适导热材料和良好结构设计直接决定了产品的性能;1．LED灯具热阻的计算;对灯具结构进行热分析是设计灯具时必须完成的一项工作.由于灯具是在一启后蓫渐升温最后达到热稳定状态,稳定状态时各点的温度是最高,所在在散热计算时一般只考虑稳态时的情况,9瞬态热分分布情况并不重
5、要.因此应在灯具外于热稳定状态时计算类具散热的情况.LED灯具热分析公式;Ｔj≧Ta+(Rthb-a×P)+(Rthj-sp×Pled)式中：Ｔj---------LED理论结点温度,单位:℃Ta----使用环境温度,单位:℃Rthb-a----灯具散热部件总热阻,单位:℃/W;Pled-----单颗LED功率,单位:W;P----LED总功率,单位:WRthj-sp----单颗LED热阻.单位:℃/W;因灯具一般使用环境温度Ta温度是在(-20℃~45℃);受外因素限制一般是不可控的,另外为满足照明效果,led灯总功率P总,单颗led功率Pled在设计前应要确定,单颗LED的
6、热阻目前一般为8℃/W. 例：一个16颗LED(1W/颗)的灯;Ｔj=150℃Ta=45℃Pled-=0.33A*3.3V=1.155WP=1.155W*16=18.48WRthj-sp=8℃/WRthb-a≦(Ｔj-Ta-Rthj-sp*Pled)/PRthb-a≦(150℃-45℃-8℃/W*1.155W)/18.48WRthb-a≦5.182℃/W从这个例子可得出：散热部件的热阻R(thb-a)≦5.182℃/W时,其灯才可以在45℃的外部环境中使用;2．LED灯具结构的热分析9热量在热流路径上遇到的阻力，反映介质或介质间的传热能力的大小，表明了1W热量所引起的温升大小，
7、单位为℃/W或K/W。用热功耗乘以热阻，即可获得该传热路径上的温升。可以用一个简单的类比来解释热阻的意义，换热量相当于电流，温差相当于电压，则热阻相当于电阻。 热阻Rja：芯片的热源结（junction）到周围冷却空气（ambient）的总热阻，乘以其发热量即获得器件温升。 热阻Rjc：芯片的热源结到封装外壳间的热阻，乘以发热量即获得结与壳的温差。 热阻Rjb：芯片的结与PCB板间的热阻，乘以通过单板导热的散热量即获得结与单板间的温差。热传递方式有:传导,辐射,对流;对于LED灯具散热
