LED半导体光源的特点及相关热管理
上传人:未知 上传时间: 2011-05-09 浏览次数: 78 |

图2:SMD型 LED静态等效热路图
在此静态等效热路中,内部热阻由4部份串联而成,即内部热阻=芯片热阻+芯片键合(附着)热阻+引线框热阻+焊点热阻。外部热阻由特定应用条件所决定,如LED组装在PCB板上,则其外部热阻=焊盘热阻+PCB热阻。
Po为热流,Tj为结温,Ts为焊点温度,Ta为环境界面温度。
2. 结温检测及估算:
对某一(LAE67B)SMT封装结构的LED,用点温计测得焊点温度Ts=70℃ 同时测得外加正向电压U为2.1V,正向电流为50mA。在产品数据手册中查得LAE67B的热阻值130 oC /W,并假设电功率全部转换为热流,按“热欧姆定律”计算:
Tj=130130 ℃ /W *50mA*2.1V+70 ℃ =83.7 ℃
实际结温Tj小于最高允许结温125℃ ,工作是安全的。
3.使用不同散热片材料对LED性能影响的初步实验
从前述分析可以看出,温度对LED的发光性能、寿命及可靠性都有很大影响,散热效果对了的LED性能的影响是一个涉及面很广研讨课题。本示例仅是初步的实验。
实验中,对同一LED,分别选用铝及导热石墨散热器散热,加相同正向电压,记录正向电流值、焊点温度及照度值。实验结果表明;由于导热石墨材料的热阻远小于铝,LED点亮后在较低电流下石墨散热器处温度Ta升温速率快,经过一段时间平衡后略高于铝板散热器处温度,前者亮度也略高,在长时间开启和较大电流工作情况下,差异逐渐明显。
结语
本文介绍了对LED进行热管理设计的重要性、目的要求、设计管理要点、检测分析方法和实例分析。LED灯的整体失效和光衰耗均与温度有关,影响的因素有:LED周边环境温度;在LED接合点和外部间的导热通道;;芯片释放的能量等。虽然进行热管理设计、实施的要点是LED热量的一“导”一“散”降低各部份的热阻。但还是涉及到诸多方面:
避免外界热量传至LED结合点,使Ta温度升高(如将驱动电路和LED电路板隔开);
LED焊盘设计与组装工艺,要考虑热电兼容的因素;
最重要的是:散热片(器)的选择与组装(包括组装位置与朝向),也包括新型导热材料与散热片器的选用;
鉴于篇幅有限,不再赘述。而封装热阻及外散热装热阻都与所用材料的导热性能及组装技术密切相关。这些都是笔者及业界同仁关心的热点,我们期待着在这一领域取得新的进展。
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