PDF《Light Emitting Diode》

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2011 有关 LED 的散热设计 1. 散热设计的目的 在设计使用LED 的产品时, 必须注意可能产生的热量 LED 可使用的温度由结温(Tj)来定义, 如结温Tj 高于最大值的话,可能会导致显著的亮度衰减, 或甚至引致其 他故障(例如由于断线而造成死灯等),故此请勿在超过结温Tj 最大值的情况下使用. 另外,尽可能降低结温可以延长产品的寿命. 基于以上原因,在使用LED 时,散热设计是非常重要的. 本指引将介绍有关LED 在散热设计上的一些思路. 2. 有关LED 热量的流向 有关LED 所产生的热量, 其流向可以用图1 来说明. 芯片的热会经由固晶,电极,焊接部位的锡,以及电路板等传到周边的空气. 图1 LED 构造与热的流向图 (例:NS3W183) 以下我们将热的流向以较容易明白的方式展示,如图2 所示 Electrode (Cathode) 电极 Bonding wire 焊线 Chip 芯片 Package 封装 Solder 焊锡 Encapsulating resin 封装树脂 Die Bonding 固晶 Board 电路板 图2 从芯片发出的热的流向 Rthj-a Tj(℃) Ta(℃) Electrode Board Solder 电极 はんだ 基板 ダイボンド チップ Chip Die Bonding Rthj-s Ts(℃) Die Bonding 固晶 Electrode 电极 Board 电路板 Chip 芯片 Solder 焊锡 2/7 Application Note Light Emitting Diode This sheet contains tentative information, we may change contents without notice. (SE-AP00002) Jun. 15,

2011 从LED 芯片发出的热以热阻(℃/W)来表示,,

以下两条为计算结温Tj 的公式. 使用从LED 芯片到周边空气的热阻Rthj-a 时: Tj = Ta + Rthj-a * W ① ?Ta:环境温度(℃) ?Rthj-a:LED 芯片到周边空气的热阻(℃/W) ?W:输入功率(=IF*VF)(W) (IF:顺电流(A) 、VF:顺电R(V) ) (2)使用从LED 芯片到负极焊脚位的热阻Rthj-s 时: Tj = Ts + Rthj-s * W ② ?Ts:负极焊脚位的温度(℃) ?Rthj-s:由LED 芯片到Ts 测试点的热阻(℃/W) ?W:输入功率(=IF*VF)(W) (IF:顺电流(A) 、VF:顺电R(V) ) 3. Tj 的计算方法 (要计算结温Tj,的方法分为两类 (A) 测量Ts 温度并以其计算出Tj ;

(B) VF 测定法. 以下将作详细说明. (A)测量Ts 温度计算出Tj (1)如图3所示将LED的Ts测温点(负极)与热电偶连接并点灯, 然后测量当到达热平衡状态时的Ts, If, Vf值. 各产品的Ts 测温点及热阻Rthj-s并不一样.详细请参阅本公司有关产品的规格书. 为使热电偶对释放热量的影响减到最少, 请尽量使用较细的热电偶. 并建议以焊锡将热电偶接到测温点上. 图3 建议测温环境 (2)将测量得出的Ts, If, Vf, 利用上面(2)的公式计算出来.. Ts Point Ts 测温点 Constant Current Source 恒电流电源 Thermo Couple 热电偶 Thermometer 热测定器 3/7 Application Note Light Emitting Diode This sheet contains tentative information, we may change contents without notice. (SE-AP00002) Jun. 15,

2011 (B) 利用VF 测定法计算 (1)将LED 置于恒温糟内并测量各温度下的VF 值 请于无风环境下进行 为尽量避免LED 发热而令 Vf 下降, 请使用脉冲电流. 建议便用:周期10ms 以下, 频率1/10 以下 (2)将TaPTj 视为相约下,利用以上(1)的测试结果制成 Ta-VF 的

图表 可以参考图4 NS3W183 的环境温度-顺电压特性. (3) 接着于无风环境下利用直流电点灯, 然后测量其VF. (4)利用之前(2)制作的Ta-Vf 特性

图表,以于(3)部份量度 之Vf 值来得出Tj. 【例】 如图5 所示,Vf=3.41(V)时,Tj 是50℃. 4. 有关散热设计 产品设计上,提高散热能力(将整体热阻减低, 能有效降低工作时结温Tj. 设计时可参考以下几项建议. (A)电路板材质的选择 (B)优化电路板上的铜箔面积 (C)优化LED 的配置方式(LED 间距) (D)使用散热片 以下就各项目作详细说明. (A)电路板材质的选择 电路板种类繁多, 好图6 所示, 大约分为树脂,,