LED结温热阻计算方法详解

LED结温热阻计算方法详解.Ta:环境温度Rsa：铝基散热装置的热阻、散热器与环境间的热阻Ts:散热装置的温度.Rms：铝基板到铝散热装置的热阻Tm:铝基板的温度.Rcm：引脚到铝基板的热阻Tc:引脚的温度.Rjc：PN结到引脚的热阻、结壳间的热阻Rja：PN结点到环境的热阻Tj：晶体管的结温、芯片PN结最大能承受之温度(100-130℃)P表示功耗Rcs表示晶体管外壳与散热器间的热阻，L50:LED光源亮度降至50%的寿命L70:LED光源亮度降至70%的寿命结温计算的过程：1.热阻与温度、功耗之间的关系为：Ta=Tj-*P(Rjc+Rcs+Rsa)=Tj-P*Rja，2.当功率晶体管的散热片足够大而且接触足够良好时，壳温Tc=Ta晶体管外壳与环境间的热阻Rca=Rcs+Rsa=0。此时Ta=Tj-*P(Rjc+Rcs+Rsa)演化成公式Ta=Tc=Tj-P*Rjc。厂家规格书一般会给出，最大允许功耗Pcm、Rjc及(或)Rja等参数。一般Pcm是指在Tc=25℃或Ta=25℃时的最大允许功耗。当使用温度大于25℃时，会有一个降额指标。3.以ON公司的为例三级管2N5551举个实例：1)2N5551规格书中给出壳温Tc=25℃时的最大允许功耗是1.5W，Rjc是83.3度/W。2)代入公式Tc=Tj-P*Rjc有：25=Tj-1.5*83.3可以从中推出最大允许结温Tj为150度。一般芯片最大允许结温是确定的。所以，2N5551的允许壳温与允许功耗之间的关系为：Tc=150-P*83.3。3)比如，假设管子的功耗为1W，那么，允许的壳温Tc=150-1*83.3=66.7度。4)注意，此管子Tc=25℃时的最大允许功耗是1.5W，如果壳温高于25℃,功率就要降额使用。规格书中给出的降额为12mW/度(0.012W/度）。5)我们可以用公式来验证这个结论。假设壳温为Tc，那么，功率降额为0.012*(Tc-25)。则此时最大总功耗为1.5-0.012*(Tc-25)。把此时的条件代入公式Tc=Tj-P*Rjc得出：Tc=150-(1.5-0.012*(Tc-25))*83.3，公式成立。4.一般情况下没办法测Tj，可以经过测Tc的方法来估算Tj。公式变为：Tj=Tc+P*Rjc1)同样以2N5551为例。假设实际使用功率为1.2W，测得壳温为60℃，那么，Tj=60+1.2*83.3=159.96此时已经超出了管子的最高结温150度了！2)按照降额0.012W/℃的原则，60℃时的降额为(60-25)*0.012=0.42W，1.5-0.42=1.08W。也就是说，壳温60℃时功率必须小于1.08W，否则超出最高结温。3)假设规格书没有给出Rjc的值，可以如此计算：Rjc=(Tj-Tc)/P，如果也没有给出Tj数据，那么一般硅管的Tj最大为150℃。4)同样以2N5551为例。知道25度时的功率为1.5W，假设Tj为150，那么代入上面的公式：Rjc=(150-25)/1.5=83.3℃/W，恰好等于规格书给出的实际热阻。方法一：Tj=Ta+Rja*PP=IF*VFP：发热功率（热阻串联公式Rja=（Rjc+Rcm+Rms+Rsa）(热阻并联公式)Rja=（Rjc+Rcm+Rms）/N+RsaN:LED的颗数PN结点温度等于环境温度与热功率和总热阻乘积之和.比如：已知引脚温度：25℃，产品为1W大功率，电压：3.3V电流:350Ma热阻是5℃/W，那产品的结温是多少呢？计算方法如下：Tj=Ts+3.3*0.35*5=25+8.25=33.25℃也就是说，在环境温度25℃的情况下，LED正常工作时的结温是33.25℃.那热阻怎么计算呢？Rja=△T/P=(Tj–Ta)/（IF*VF）还是按照上面的条件，反推回去.Rja=(33.25–25)/(0.35*3.3)=8.25/1.155=5℃/W方法二：可以通过电压法测试出产品的结温：其主要思想是：特定电流下LED的正向电压VF与LED芯片的温度成线性关系,所以只要测试到两个以上温度点的VF值,就可以确定该LED电压与温度的关系斜率,即电压温度系数K值,单位是mV/°C。K值可由公式K=△Vf/△Tj求得。K值有了,就可以通过测量实时的Vf值,计算出芯片的温度(结温)Tj。举例说明：常温25°C0.1mA测试电压值为2.495V,高温85°C0.1mA测试电压值为2.345V常温25°C20mA测试电压初始值为3.2346V稳定值：3.2VK=(2.495-2.345)/(25-85)=0.15/-60=-2.5mV/°CTj=25+(3.2346-3.2)/-0.0025=25+13.84=38.84°C由此推算处此产品热阻为：Rth=(38.84–25)/3.2*0.02=216℃/W