降低結(jié)溫以提高壽命 新型LED散熱技術(shù)詳解
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Rj5：從散熱器到空氣的熱阻
所以從芯片到空氣的總熱阻就應(yīng)該是：
Rja=Rj1+Rj2+Rj3+Rj4+Rj5
只要知道從芯片到空氣的全部熱阻，就可以根據(jù)需要耗散的功率Pd，計算出結(jié)溫來，知道了結(jié)溫也就可以知道其壽命了。
假定環(huán)境溫度為Ta，那么結(jié)溫為：
Tj = Pd（Rj1+Rj2+Rj3+Rj4+Rj5）+Ta
然而實際的LED燈具，從LED芯片到空氣所經(jīng)過的熱阻要遠比這個多很多，例如，通常薄膜印制板是安裝在鋁基板上，鋁基板再安裝到鋁散熱器上，其間還要涂上導(dǎo)熱膠，導(dǎo)熱膠的厚度很難估計，而且其中還有殘存的氣隙。對于采用熱管的燈具，則還要考慮熱管和散熱鰭片之間的空隙和導(dǎo)熱膠的熱阻等問題。
而且最難估算的是Rj5，也就是散熱器到空氣的熱阻。這牽涉到很多有關(guān)對流和輻射的散熱機制問題。
需要注意的是在計算LED的散熱時，經(jīng)常犯的一個錯誤是把LED的全部功率當成是其耗散功率Pd。例如，一個1W的LED，其正向電壓是3.3V，正向電流是350mA。于是就把這二者的乘積1.155瓦作為其耗散功率。這是錯誤的。因為這只是其輸入功率，而不是其耗散功率。有一部分輸入功率變成了有用的光發(fā)射出去了。需要作為熱來耗散的那部分，應(yīng)當是輸入功率減去以有用光的形式發(fā)射出去的那部分，才是需要作為熱而耗散的那部分。不過這部分比較難計算。一般來說，因為LED的發(fā)光效率有所不同，而這個耗散功率也有所不同。一般來說，可以作如下的近似：發(fā)光效率為100lm/W，其耗散功率應(yīng)為70%輸入功率，對于上面所說的1W的LED，也就是1.155x0.7=0.8W變成無用的熱需要散發(fā)出去。
那么是不是知道了所有各部分的熱阻，我們就可以知道這個LED燈具的總熱阻，也就可以知道LED芯片的結(jié)溫，也就可以知道這個燈具的壽命了呢？
情況遠遠不是那么簡單，雖然我們可以仔細分析每一部分的熱阻，甚至還可以得到比較精確的數(shù)字，但是還是有很多重要的因素被我們忽略掉了。因為上面的這個模型只不過是單個LED的燈具的模型，而實際的燈具要比這個模型復(fù)雜很多。
LED的分布。在很多情況下，LED燈具里是由很多顆LED所構(gòu)成而不是只有一個LED?？赡芩羞@些LED都焊在一塊鋁基板上。這時候如果只用標準的鋁基板的熱阻來計算整個燈具的熱阻就會有很大的出入。因為每個LED的散熱會受到周圍LED所發(fā)出的熱影響。換句話說，這時鋁基板的熱阻是很難計算的。
其他熱源的影響，例如LED的恒流電源就是重要的發(fā)熱源，假如這個發(fā)熱源靠近某些LED，那么就會明顯降低這些LED的散熱而縮短其壽命。也相當于改變了其熱阻。
熱阻實際上只考慮了熱傳導(dǎo)，而根本沒有考慮熱對流和熱輻射。熱量從LED芯片出發(fā)，經(jīng)過了一系列不同材質(zhì)傳導(dǎo)，最后到達鰭片散熱器。這些熱量最后都要散發(fā)到空氣中去。如果散發(fā)不到空氣中，那么這些熱量也會越積越多，導(dǎo)致結(jié)溫的升高。所以可以說，最后鰭片散熱器散到空氣中的這一環(huán)節(jié)，是最關(guān)鍵的一環(huán)，是最復(fù)雜的一環(huán)，也是最難計算的一環(huán)?；蛘哒fRj5基本上是無法用簡單的計算就能算出來的。這就使得要通過所有部件的熱阻來計算出LED的結(jié)溫幾乎是不可能的事。
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