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深圳市华汇光能科技有限公司1/26HUAHUI照明－散热篇一．LED热量的来源····················································································2二．LED产生的热量对产品的影响····································································5四．LED散热模型······················································································9五．热分析基本定律··················································································12六．单个组件的热阻计算············································································18七．阵列LED热阻····················································································19深圳市华汇光能科技有限公司2/26HUAHUI一．LED热量的来源理论上LED总的电光转换效率约为54%(这是非常理想的情况下的估计结果,而制造工艺中的任何疏漏、材料上的任何缺陷均将造成其能量转换效率的下降)，而基于目前LED技术发展的水平，见诸报导的最高的电光转换效率还不到理论值的一半，而实际应用中更多的是不足其理论值的1/4！剩余的电能将以热能的形式释放，这就是LED产生热的原因。深圳市华汇光能科技有限公司3/26HUAHUI电流越大，电功率转化成热的比例越大，光效越低。深圳市华汇光能科技有限公司5/26HUAHUI二．LED产生的热量对产品的影响1、发光效率－温度上升，光效降低。深圳市华汇光能科技有限公司6/26HUAHUI、波长－温度上升，波长向长波长漂移(红移)。深圳市华汇光能科技有限公司7/26HUAHUI、相关色温(CCT)－温度上升，白光的相关色温升高，其它颜色的相关色温降低。4、正向电压－温度上升，正向电压降低。深圳市华汇光能科技有限公司8/26HUAHUI、反向电流－温度上升，反向电流增大。6、热应力－温度上升，热应力增大。7、器件的使用寿命－温度上升，器件的使用寿命减短。8、如果LED封装有荧光粉，环氧树脂等，温度的上升还将导致这些材料发生劣化。三．热量传播方式对LED的影响程度传导：对LED重要对流：对LED重要辐射：对LED不重要深圳市华汇光能科技有限公司9/26HUAHUI四．LED散热模型⒈几种常见LED的散热途径（a）环氧树脂封装，仅用于小功率LED。深圳市华汇光能科技有限公司10/26HUAHUI(b)与（a）相比，仅增大导热面积，不能满足大功率要求。深圳市华汇光能科技有限公司11/26HUAHUI（c）热电路径分离，增大导热面积，缩短导热路径，降低热阻。深圳市华汇光能科技有限公司12/26HUAHUI五．热分析基本定律⒈传导分析深圳市华汇光能科技有限公司13/26HUAHUI⒉对流分析深圳市华汇光能科技有限公司14/26HUAHUI⒊LED热模型深圳市华汇光能科技有限公司15/26HUAHUI⒋热阻的定义两点间的热阻被定义为温差和被释放功率的比率，单位是°C/W，等同于K/W。深圳市华汇光能科技有限公司16/26HUAHUI⒌热分析模型深圳市华汇光能科技有限公司18/26HUAHUI六．单个组件的热阻计算深圳市华汇光能科技有限公司19/26HUAHUI七．阵列LED热阻深圳市华汇光能科技有限公司20/26HUAHUI八．散热片的设计为了设计和选择散热片，了解散热片的工作原理非常有益。如果热量从热源（如一个LED的接合点）通过散热片被传送到周围介质中，通常会经过以下四个连续步骤：1.从热源传送到散热片2.从散热片内部传导至其表面3.通过对流方式从散热片表面传送到周围介质中深圳市华汇光能科技有限公司21/26HUAHUI基于散热片表面的特性进行热辐射散热片的效率和性能是所采用的热量传输模式的一项功能。散热片为热量从LED传导流动提供了通道。“埋在”在散热片内的热量必须要移除，这样才能使能量从热源开始进行连续流动。如果热量一直“埋在”散热片里，那么温度将上升，这最终会导致热源温度过高。散热片能够以下列三种方式释放能量：传导（从一个固体传导到另一个固体）、对流（热量从一个固体转移到一种流体，对于大多数LED应用来说这种流体是深圳市华汇光能科技有限公司22/26HUAHUI空气）或者辐射（热量从两个具有不同表面温度的物体通过电磁波方式传输）。散热片通常有三种：平板式散热片、印模压铸翼式散热片和冲压翼式散热片。尽管铜应用于平板式散热片时性能出色，但是用于制造散热片的材料通常是铝。散热片热辐射是表面抛光度的一项功能，尤其是在散热片温度较高时。涂漆的表面比光亮但没有着漆的表面拥有更好的热辐射性能。效果最显著的是平板式散热片，这种散热片有大约三分深圳市华汇光能科技有限公司23/26HUAHUI之一的热量都通过辐射移除。所用的漆色相对来说并不重要。与同样规格的表面粗糙且涂黑色漆的散热片相比,涂白漆且表面光滑的平板式散热片的热阻只高出３%。对于翼式散热片，涂漆就不那么有效了，这是因为从大多数翼片所辐射出来的热能最终会落在临近的翼片上，尽管如此，涂漆仍然有其价值。阳极电镀和蚀刻将会降低热阻。深圳市华汇光能科技有限公司24/26HUAHUI九．散热片的选择在选择一个散热片时，设计者应当考虑一系列因素：⒈表面积热传输只会发生在散热片的表面。所以，散热片在设计时应当拥有相对比较大的表面积。使用许多优质翼片或增加散热片尺寸规格，都能够达到这个目的。⒉空气动力学特性散热片的设计需要要能使空气很容易且很快速地流通。有许多个相互间距小的优质散热翼片的散热片,可能不能使空气气流很好地流通。必深圳市华汇光能科技有限公司25/26HUAHUI须在高表面积（许多个相互间距小的翼片）和良好空气动力学特性间进行权衡⒊在散热片内部的热传输：如果热量不能到达它们，那么这些冷却翼片就是无效的。散热片设计应当使其允许足够的热量从热源传输到翼片。比较厚一点的翼片具有更好的热传导性；所以必须要在在较大表面积（多个薄翼片）和良好热传输性（更厚的翼片）间实现平衡。所使用的材料对于散热片内部的热传输有着显著的影响。深圳市华汇光能科技有限公司26/26HUAHUI⒋接触面积的平整性：和LED或MCPCB相接触的散热片部分必须绝对平整。平整的接触面允许使用一层更薄的热敏化合物层，它能够减少散热片和LED源间的热阻。⒌安装方法：为了实现更好的热传输，散热片和热源间的压力必须比较高。散热片夹在设计时要考虑能够提供高压，同时很容易安装。通常带螺钉或弹簧的散热片固定架要比一般的夹子要更好。当不能使用夹子或螺钉时，只能使用热传导膏体或胶带。