LED散热设计与计算公式.doc

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1、LED散热设计与计算公式概论：LED总的电光转换效率约为54﹪，而在实际应用中是不足其理论的1/4，剩余的电能将以热能的形式释放，热由此而生，LED灯具热量上升直接影响有：发光效率，主波长不稳定，色温偏低，正向电压降低，反电流增大，效应里增大，材料劣化等等，热运动方式主要以：热传导，热对流，热辐射。1.热传导：温度不同的物体各部分之间或温度不同的各物体之间直接接触时，依靠分子、原子即自由电子等微观粒子的热运动而进行热量传递的现象2.热对流：由系统内流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混而产

2、生的热量传递现象称为热对流。3.热幅射：由热运动产生，热量以电磁波形式传递。　散热涂料时利用热辐射的方式进行散热的（热传导和热对流需要借助介质进行散热，而热辐射则不用，如真空）。对于高功率LED，短时间运行其最高允许结温为125℃，而长期使用结温不允许超过110℃，对于低功率LED，其最高允许结温为80℃。在散热设计中我们通常考虑几个方面：导热材料，传导介质，热能位置，吸热界面，热流方向，环境温度等等。一，LED灯具热分析公式;Ｔj≧Ta+(Rthb-a×P)+(Rthj-sp×Pled)Rth

3、b-a≦(Ｔj-Ta-Rthj-sp*Pled)/P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;”程式

4、二,散热计算公式：RJA=RJC+RCB+RBARJA=（TJ－TA）/PDPD=VF×IFRJA=(TJ－TC)/PD+(TC－TA)/PDRJC=(TJ－TC)/PDRBA=(TC－TA)/PDTJ=RJC×PD+TC=RJC（IF×VF）+TC式中：TJ是结温；TA是工作环境温度；TC是散热垫底部的温度；RJA是总热阻；RJC是LED热阻；RCB敷铜层热阻；RBA是环境空气热阻；7/7三，热阻（表征阻止热量传递的

5、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=

6、（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

7、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）/Q③；估算散热热阻Rba=(Tj-Ta)/Q-Rjb④；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)六，影响散热器性能的主要因素：1，散热器的材料材料热传导率K(W/m.K)比热容J/k

8、gK-1℃-1密度(g/cm3)热膨胀系数1/℃银silver4290.2410.50.0000196铜cooper4010.398.690.0000166金gold3171.2919.320.00001447/7铝aluminum2370.92.7氧化铝0.0000042AL6061铝合金1552.70.0000236AL6063铝合金2010.92.70.0000234ADC12960.92.7AL1070铝合金2260.92.7AL1050铝合金2090.92.70.0000236diam