LED电源驱动电路热阻详细计算方法(5)
LED热阻计算方法
LED热阻计算方法LED的正常工作需要一定的条件,例如合适的电流、电压和温度。
当LED工作时,会产生热量,如果热量无法及时散出,会导致LED芯片温度升高,影响其寿命和性能。
1. 确定LED芯片的参数:首先需要知道LED芯片的最大功率Pd(一般通过LED芯片的规格书可以找到),以及工作时的最高结温Tj_max。
2.计算LED芯片的热阻:LED芯片的热阻可以通过以下公式来计算:Rth(j-c) = (Tj_max - Ta) / Pd其中,Rth(j-c)为LED芯片的热阻,Tj_max为最高结温,Ta为环境温度,Pd为最大功率。
例如,如果LED芯片的最高结温Tj_max为100°C,环境温度Ta为25°C,最大功率Pd为1W,则可以计算得到:Rth(j-c) = (100 - 25) / 1 = 75 °C/W3. 确定散热器的参数:接下来需要确定散热器的热阻Rth(c-a),这是散热器的特性参数,可以通过散热器的规格书或测试得到。
4. 计算总热阻:将LED芯片的热阻和散热器的热阻相加,即可得到总热阻Rth(j-a):Rth(j-a) = Rth(j-c) + Rth(c-a)例如,如果LED芯片的热阻Rth(j-c)为75 °C/W,散热器的热阻Rth(c-a)为10 °C/W,则可以计算得到:Rth(j-a) = 75 + 10 = 85 °C/W总热阻越小,表示散热效果越好,LED芯片的温度升高会更低。
5. 判断散热效果:最后,可以通过比较总热阻Rth(j-a)和LED芯片的允许最高结温Tj_max,判断散热效果是否合格。
如果总热阻小于Tj_max,说明散热效果良好;反之,可能需要进行散热设计的改进,以确保LED的正常工作。
需要注意的是,以上计算方法是一个简化的计算模型,实际散热设计可能还需要考虑其他因素,如散热器材料的导热性能、附加散热装置的影响等。
电子元件热阻的计算热阻计算
电子元件热阻的计算热阻计算2008-01-13 22:21一般,热阻公式中,Tcmax =Tj - P*Rjc 的公式是在假设散热片足够大而且接触足够良好的情况下才成立的,否则还应该写成Tcmax =Tj - P*(Rjc+Rcs+Rsa). Rjc表示芯片内部至外壳的热阻,Rcs表示外壳至散热片的热阻,Rsa表示散热片的热阻.没有散热片时, Tcmax =Tj - P*(Rjc+Rca). Rca表示外壳至空气的热阻.一般使用条件用Tc =Tj - P*Rjc的公式近似. 厂家规格书一般会给出,Rjc,P等参数.一般P是在25度时的功耗.当温度大于25度时,会有一个降额指标. 举个实例:一、三级管2N5551 规格书中给出25度(Tc)时的功率是1.5W(P),Rjc是83.3度/W.此代入公式有:25=Tj-1.5*83.3可以从中推出Tj为150度.芯片最高温度一般是不变的.所以有Tc=150-Ptc*83.3,其中Ptc表示温度为Tc时的功耗.假设管子的功耗为1W,那么, Tc=150-1*83.3=66.7度.注意,此管子25度(Tc)时的功率是1.5W,如果壳温高于25度,功率就要降额使用.规格书中给出的降额为12mW/度(0.012W/度).我们可以用公式来验证这个结论.假设温度为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得出: Tc=150-(1.5-0.012*(Tc-25))×83.3,公式成立. 一般情况下没办法测Tj,可以经过测Tc的方法来估算Ttj.公式变为: Tj=Tc+P*Rjc 同样与2N5551为例.假设实际使用功率为 1.2W,测得壳温为60度,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!按照降额0.012W/度的原则,60度时的降额为(60-25)×0.012=0.42W,1.5-0.42=1.08W.也就是说,壳温60度时功率必须小于1.08W,否则超出最高结温.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至175度.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 如果Tj取175度则Rjc=(175-25)/1.5=96.6 所以这个器件的Rjc 在83.3至96.6之间.如果厂家没有给出25度时的功率.那么可以自己加一定的功率加到使其壳温达到允许的最大壳温时,再把数据代入: Rjc=(Tjmax-Tcmax)/P 有给Tj最好,没有时,一般硅管的Tj取150度我还要作一下补充说明.一、可以把半导体器件分为功率器件和小功率器件. 1、大功率器件的额定功率一般是指带散热器时的功率,散热器足够大时且散热良好时,可以认为其表面到环境之间的热阻为0,所以理想状态时壳温即等于环境温度.功率器件由于采用了特殊的工艺,所以其最高允许结温有的可以达到175度.但是为了保险起见,一律可以按150度来计算.适用公式:Tc =Tj - P*Rjc.设计时,Tj 最大值为150,Rjc已知,假设环境温度也确定,根据壳温即等于环境温度,那么此时允许的P也就随之确定. 2、小功率半导体器件,比如小晶体管,IC,一般使用时是不带散热器的.所以这时就要考虑器件壳体到空气之间的热阻了.一般厂家规格书中会给出Rja,即结到环境之间的热阻.(Rja=Rjc+Rca).同样以三级管2N5551为例,其最大使用功率1.5W 是在其壳温25度时取得的.假设此时环境温度恰好是25度,又要消耗1.5W的功率,还要保证可温也是25度,唯一的可能就是它得到足够良好的散热!但是一般像2N5551这样TO-92封装的三极管,是不可能带散热器使用的.所以此时,小功率半导体器件要用到的公式是: Tc =Tj - P*Rja Rja:结到环境之间的热阻.一般小功率半导体器件的厂家会在规格书中给出这个参数. 2N5551的Rja厂家给的值是200度/W.已知其最高结温是150度,那么其壳温为25度时,允许的功耗可以把上述数据代入Tc =Tj - P*Rja 得到: 25=150-P*200,得到,P=0.625W.事实上,规格书中就是0.625W.因为2N5551不会加散热器使用,所以我们平常说的2N5551的功率是0.625W而不是1.5W!还有要注意,SOT-23封装的晶体管其额定功率和Rja数据是在焊接到规定的焊盘(有一定的散热功能)上时测得的. 3、另外告诉大家一个窍门,其实一般规格书中的最大允许储存温度其实也是最大允许结温.最大允许操作温度其实也就是最大允许壳温.最大允许储存温度时,功率P当然为0,所以公式变为Tcmax =Tjmax - 0*Rjc,即Tcmax =Tjmax.是不是很神奇!最大允许操作温度,一般民用级(商业级)为70度,工业级的为80度.普通产品用的都是民用级的器件,工业级的一般贵很多. 热路的计算,只要抓住这个原则就可以了:从芯片内部开始算起,任何两点间的温差,都等于器件的功率乘以这两点之间的热阻.这有点像欧姆定律.任何两点之间的压降,都等于电流,乘以这两点间的电流. 不过要注意,热量在传导过程中,任何介质,以及任何介质之间,都有热阻的存在,当然热阻小时可以忽略.比如散热器面积足够大时,其与环境温度接近,这时就可以认为热阻为0.如果器件本身的热量就造成了周围环境温度上升,说明其散热片(有散热片的话)或外壳与环境之间的热阻比较大!这时,最简单的方法就是直接用Tc =Tj - P*Rjc来计算.其中Tc为壳温,Rjc为结壳之间的热阻.如果你Tc换成散热片(有散热片的话)表面温度,那么公式中的热阻还必须是结壳之间的加上壳与散热器之间的在加散热器本身的热阻!另外,如果你的温度点是以环境来取点,那么,想想这中间包含了还有哪些热路吧.比如,散热片与测试腔体内空气之间的热阻,腔体内空气与腔体外空气间的热阻.这样就比较难算了.。
电阻的热阻如何计算公式
电阻的热阻如何计算公式在物理学和工程学中,热阻是一个重要的概念,它用来描述物质对热量传导的阻力。
在电路中,电阻也是一个常见的元件,它能够限制电流的流动。
那么,电阻的热阻又是如何计算的呢?本文将介绍电阻的热阻计算公式,并且讨论一些相关的物理概念。
首先,我们来了解一下什么是热阻。
热阻是描述物质对热量传导的阻力的物理量,它通常用符号R表示,单位是摄氏度每瓦特(℃/W)。
热阻越大,表示物质对热量传导的阻力越大,热量传导的速度越慢。
在实际应用中,我们常常需要计算电路中电阻的热阻,以便设计合适的散热系统,确保电路元件不会因为过热而损坏。
接下来,我们来看一下电阻的热阻如何计算。
在电路中,电阻的热阻可以通过以下公式来计算:Rth = (T2 T1) / P。
其中,Rth表示热阻,单位为℃/W;T2表示电阻的工作温度,单位为摄氏度;T1表示环境温度,单位为摄氏度;P表示电阻的功率,单位为瓦特。
这个公式的意思是,热阻等于电阻的工作温度与环境温度之差,除以电阻的功率。
这个公式告诉我们,热阻取决于电阻的工作温度、环境温度和功率。
当电阻的工作温度升高,热阻也会随之增加;当环境温度升高,热阻也会随之增加;当电阻的功率增加,热阻也会随之增加。
通过这个公式,我们可以计算出电路中电阻的热阻,从而设计合适的散热系统,确保电路元件不会因为过热而损坏。
除了上面介绍的计算公式之外,我们还可以通过其他方法来计算电路中电阻的热阻。
例如,我们可以使用热阻测试仪来直接测量电阻的热阻。
这种方法可以得到更准确的结果,但是需要专门的仪器和设备,成本较高。
在实际应用中,我们还需要考虑一些其他因素,例如电路中其他元件的热阻、散热系统的设计等。
这些因素都会影响电路中电阻的工作温度和热阻。
因此,在设计电路时,我们需要综合考虑这些因素,确保电路能够正常工作并且不会因为过热而损坏。
总之,电阻的热阻是一个重要的物理概念,在电路设计和散热系统设计中起着关键的作用。
通过合适的计算方法和实验手段,我们可以准确地计算出电路中电阻的热阻,并且设计合适的散热系统,确保电路元件不会因为过热而损坏。
热阻计算[详解]
热阻计算热阻计算2008-01-13 22:21一般,热阻公式中,Tcmax =Tj - P*Rjc 的公式是在假设散热片足够大而且接触足够良好的情况下才成立的,否则还应该写成Tcmax =Tj - P*(Rjc+Rcs+Rsa)。
Rjc表示芯片内部至外壳的热阻,Rcs表示外壳至散热片的热阻,Rsa表示散热片的热阻。
没有散热片时,Tcmax =Tj - P*(Rjc+Rca)。
Rca表示外壳至空气的热阻。
一般使用条件用Tc =Tj - P*Rjc的公式近似。
厂家规格书一般会给出,Rjc,P等参数。
一般P是在25度时的功耗。
当温度大于25度时,会有一个降额指标。
举个实例:一、三级管2N5551规格书中给出25度(Tc)时的功率是1.5W(P),Rjc是83.3度/W。
此代入公式有:25=Tj-1.5*83.3可以从中推出Tj为150度。
芯片最高温度一般是不变的。
所以有Tc=150-Ptc*83.3,其中Ptc表示温度为Tc时的功耗。
假设管子的功耗为1W,那么,Tc=150-1*83.3=66.7度。
注意,此管子25度(Tc)时的功率是1.5W,如果壳温高于25度,功率就要降额使用。
规格书中给出的降额为12mW/度(0.012W/度)。
我们可以用公式来验证这个结论。
假设温度为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得出:Tc=150-(1.5-0.012*(Tc-25))×83.3,公式成立。
一般情况下没办法测Tj,可以经过测Tc的方法来估算Ttj。
公式变为:Tj=Tc+P*Rjc同样与2N5551为例。
假设实际使用功率为1.2W,测得壳温为60度,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!按照降额0.012W/度的原则,60度时的降额为(60-25)×0.012=0.42W,1.5-0.42=1.08W。
热阻的三种计算公式
热阻的三种计算公式
1、全热阻公式
全热阻计算公式用于计算方形封闭空间中的热阻,即在封闭的空间中的墙壁、窗户、地板、天花板和门的组合热阻。
全热阻Rtotal=〔R1*A1+R2*A2+……+Rn*An〕/〔A1+A2+……+An〕
其中:
Rtotal:总热阻
Ri:组件热阻
Ai:组件面积
2、表面热阻公式
表面热阻计算公式用于计算表面间的热阻,即材料之间的热阻。
表面热阻Rsurface=1/(h1*A1+h2*A2+……+hn*An)
其中:
Rsurface:表面热阻
h:材料传热系数
Ai:表面积
3、单位面热阻公式
单位面热阻公式用于计算任意表面间的热阻,即单位面积材料之间的热阻。
单位面热阻R1u=1/(h1*A1)+1/(h2*A2)+……+1/(hn*An)
其中:
R1u:单位面热阻
h:材料传热系数Ai:表面积。
电源热阻计算公式
电源热阻计算公式电源热阻是指电源在工作时,热量传递的阻力大小。
它在电子电路设计和热管理中可是个相当重要的概念。
咱们先来说说电源热阻的计算公式到底是啥。
简单来讲,电源热阻Rth 可以通过热量变化(Q)除以温度差(ΔT)来计算,也就是 Rth = ΔT / Q 。
举个例子吧,就说我之前参与过的一个项目。
那是给一家小型工厂设计一套自动化控制系统,其中电源部分的稳定性至关重要。
我们在测试一款新电源的时候,发现它在高负载下温度上升得特别快。
通过测量,在特定时间内产生的热量是 50 焦耳,而温度从 25℃升高到了60℃,温度差就是 35℃。
按照公式一算,电源热阻就是 35÷50 =0.7℃/J 。
这就意味着,每产生 1 焦耳的热量,电源的温度就会升高0.7℃。
知道了这个热阻数值,就能更好地评估电源的散热性能。
如果热阻太大,那散热就成问题啦,可能会影响电源的寿命甚至整个系统的稳定性。
再深入一点说,电源热阻还跟很多因素有关。
比如说电源的封装材料,像陶瓷封装和塑料封装,它们的热阻就不一样。
陶瓷封装一般导热性能更好,热阻相对较小。
还有电源内部的结构设计,线路布局合理、元件摆放恰当的话,热量就能更顺畅地传递出去,热阻也就小一些。
另外,环境因素也会对电源热阻产生影响。
在通风良好的环境中,热量能更快地散发出去,温度差相对较小,热阻也就跟着降低。
相反,在封闭狭小的空间里,散热困难,热阻就会增大。
还记得有一次,我们在一个闷热的小机房里调试设备。
那里面又挤又热,电源的散热成了大问题。
就算电源本身的热阻不算大,可在那种恶劣环境下,温度还是蹭蹭往上涨。
这让我们深刻认识到,要想保证电源的正常工作,不仅要选好电源,还要给它创造一个良好的工作环境。
总之,电源热阻计算公式虽然看起来简单,但背后涉及的知识和实际应用可不少。
在电子电路设计中,咱们得综合考虑各种因素,才能确保电源的稳定可靠工作,让整个系统不出岔子。
所以啊,可别小看了这个小小的热阻计算公式,它可是能在关键时刻发挥大作用的!。
LED灯珠数量计算及热阻
电源效率=LED电压×通过LED的电流÷输入功率光学效率=灯具光通量÷裸光源测试光通量注.以上均为瞬态测试正式的计算步骤:1、确定设计光效;假设客户要求是13W1800lm,那么此时光效要求就是139lm/W2、确定使用颗粒的电流:影响光效的主要有透光率、灯珠本身、热衰减系数(光通量衰减、VF衰减),公式如下:LED灯珠光效×透光率×衰减系数×电源效率=灯具光效比如现在需要做的灯管,透光率94%,瞬态到稳态光效衰减1.5%,电源效率90%,灯珠光效即139lm/W÷0.94÷0.985÷0.9=167lm/W。
通过查表,得到一个合适的电流55mA3、确定灯珠数量单颗灯珠功率×数量=灯具功率×电源效率×衰减系数电流确定后,查表可以得到单颗功率0.153W。
数量=13×0.9×0.975÷0.153=75颗,但这个数量不能直接使用,因为还要考虑电源的参数,搭配合适的串并联,得到最终一个准确的数值:40串2并。
热阻(thermal resistance),是物体对热量传导的阻碍效果。
热阻的单位为℃/W,即物体持续传热功率为1W时,导热路径两端的温差。
LED的热阻是指LED点亮后,热量传导稳定时,芯片表面每1W耗散,PN结点的温外与连线的支加或散热基板之间的温度差就是LED的热阻Rth。
热阻值一般常用θ或是R表示,其中Tj为接面位置的温度,Tx为热传到某点位置的温度,P为匯入的发热功率。
热阻大表示热不容易传递,因此套件所产生的温度就比对高,由热阻可以判断及预测套件的发热状况。
℃/W数值越低,表示芯片中的热量向外界传导越快。
因此,降低了芯片中PN结的温度有利于LED寿命的延长。
那麼影响LED元件热阻的主要因素有哪些呢?如何降低LED元件的热阻呢?1、LED芯片架构与原物料也是影响LED热阻大小的因素之一,减少LED本身的热阻是先期条件;2、不同导热系数的热沉材料,如铜、铝等对于LED热阻大小的影响也很大,因此选取合适的热沉材料也是降低LED元件热阻的方法之一。
LED 热 阻 计 算 方 法
LED 热阻计算方法随着LED超高亮度的出现及LED色彩的丰富,LED的应用也由最初的指示扩展到交通、大屏幕显示、汽车刹车灯、转向灯、工程建筑装饰灯、特种照明领域并正在向普通照明积极推进。
阻碍这一发展的最大敌害是LED的热量管理,因此从事热阻、结温、热参数匹配等问题的研究和改进具有深远的意义。
如何降低LED的热阻、结温,使PN结产生的热量能尽快的散发出去,不仅可提高产品的发光效率,提高产品的饱和电流,同时也提高了产品的可靠性和寿命。
据有关资料分析,大约70%的故障来自LED的温度过高,并且在负载为额定功率的一半的情况下温度每升高200C故障就上升一倍。
为了降低产品的热阻,首先封装材料的选择显得尤为重要,包括晶片、金线,硅胶、Epoxy、粘结胶等,各材料的热阻要低即要求导热性能好;其次结构设计要合理,各材料间的导热性能和膨胀系数要连续匹配。
避免导热通道中产生散热瓶颈或因封装物质的膨胀或收缩产生的形变应力,使欧姆接触、固晶界面的位移增大,造成LED开路和突然失效。
目前测量半导体器件工作温度及热阻的主要方法有:红外微象仪法,电压参数法,还有光谱法,光热阻扫描法及光功率法。
其中电压法测量LED热阻最常用。
一. LED热的产生、传导和疏散与传统光源一样,半导体发光二极管(LED)在工作期间也会产生热量,其多少取决于整体的发光效率。
在外加电能量作用下,电子和空穴的辐射复合发生电致发光,在P-N结附近辐射出来的光还需经过晶片(chip)本身的半导体介质和封装介质才能抵达外界(空气)。
综合电流注入效率、辐射发光量子效率、晶片外部光取出效率等,最终大概只有30-40%的输入电能转化为光能,其余60-70%的能量主要以非辐射复合发生的点阵振动的形式转化热能。
而晶片温度的升高,则会增强非辐射复合,进一步消弱发光效率。
大功率LED一般都有超过1W的电输入功率,其产生的热量相当可观,解决散热问题乃当务之急。
通常来说,大功率LED照明光源需要解决的散热问题涉及以下几个环节:1. 晶片PN结到外延层;2. 外延层到封装基板;3. 封装基板到外部冷却装置再到空气。
led电阻计算公式
led电阻计算公式LED 电阻计算公式这事儿啊,说起来还挺有意思的。
咱先来说说为啥要算 LED 电阻。
您想想,LED 灯要正常发光,电流和电压得在合适的范围,要不然不是太暗就是直接烧坏啦。
这时候电阻就派上用场了,它能帮忙控制电流和电压,让 LED 乖乖工作。
那这 LED 电阻到底咋算呢?其实有个简单的公式:R = (U - Uf) / I 。
这里的 R 就是咱们要算的电阻值,U 是电源电压,Uf 是 LED 的正向压降,I 是 LED 的工作电流。
比如说,咱有个 5V 的电源,LED 的正向压降是 2V,工作电流想要 20mA(也就是 0.02A),那电阻 R 就等于(5 - 2)÷ 0.02 = 150 欧姆。
我之前自己动手弄过一个小电路,就是给一个小 LED 灯算电阻。
那时候我找遍了家里的零件盒,好不容易才凑齐了各种电阻。
我拿着万用表,一个一个地测电阻值,就怕弄错了。
好不容易算出了合适的电阻值,把电路接通的那一刻,看着那 LED 灯亮得稳稳当当的,心里那叫一个美!不过这里面还有些细节得注意。
不同颜色的 LED 灯,正向压降可不太一样。
红色的一般 1.8 - 2.2V 左右,绿色的 2.9 - 3.3V ,蓝色的 3.0 - 3.4V 。
而且 LED 的工作电流也不是固定不变的,得根据具体的型号和规格来。
还有啊,电阻也有功率的问题。
如果电阻功率太小,电流通过的时候发热太厉害,可能就会坏掉。
所以选电阻的时候,不光要算阻值,还得考虑功率够不够。
总之,算 LED 电阻虽然有公式,但实际操作的时候,得多考虑考虑各种因素,才能让咱们的 LED 灯亮得漂亮又长久。
就像咱们做事一样,不能光看表面,得把方方面面都想周全咯!希望我讲的这些能让您对 LED 电阻计算公式有更清楚的了解,下次自己动手的时候能顺顺利利的!。
LED连接电路的形式,及电阻参数的计算
LED连接电路的形式,及电阻参数的计算LED连接电路的形式,及电阻参数的计算关于LED光源应用的简介:LED照明行业是一个新兴的行业,它以其独特的优点深受人们的青睐。
如今在光电工程中,提高光效,节约能源和高可靠性已经成为人们共同追求的目的。
我们在讨论和使用LED光源时,都会想到LED 的寿命长、节约能源、亮度高等特点。
也正是因为如此LED光源才倍受欢迎。
LED光源虽有以上优点,却并不如人们所说的那么神奇。
只有给其配上合适、高效的LED电源、合理的电路设计、完善的防静电措施、正确的安装工艺才能充分发挥和利用LED光源的以上优点。
下面我就LED光源在工程应用中的一些常识做简单的介绍,供大家参考。
二、LED寿命的理解LED的使用寿命,一般认为在理想状态下有10万小时。
实际在使用过程中其光强会随使用时间的推移逐渐衰减,即电能转化为光能的效率逐渐降低。
我们能真正使用的有效光强范围应在其衰减到初始光强的70%以上时,寿命是否可以定义为光效逐渐降低至70%的时间段。
目前还没有明确的国家标准用来衡量。
而且LED的使用寿命与其芯片的质量和封装技术、工艺直接相关,据某LED封装厂的试验数据有些芯片在20mA条件下连续点亮4000小时后其光亮度衰减已达50%。
但是随着技术、工艺的提高,光衰时间越来越缓慢,即寿命也越长。
三、LED的节能及可靠性LED是电流控制元件,通过流过的电流,直接将电能转变为光能,故也称光电转换器。
因其不存在摩擦损耗和机械损耗,所以在节能方面比一般的光源的效率高,但是LED光源并不能像一般的普通光源一样可以直接使用电网电压,它必须配置一个电压转换装置,提供满足其额定的电压、电流,才能正常使用,即LED专用电源。
但是各种不同的LED电源其性能和转换效率各不相同,所以选择合适、高效的LED专用电源,才能真正体现LED光源高效特性。
因为低效率的LED 电源本身就需要消耗大量电能,在配合LED的使用过程中根本就体现不出LED的高效节能特性。
电子元件热阻的计算热阻计算
电子元件热阻的计算热阻计算2008-01-13 22:21一般,热阻公式中,Tcmax =Tj - P*Rjc 的公式是在假设散热片足够大而且接触足够良好的情况下才成立的,否则还应该写成Tcmax =Tj - P*(Rjc+Rcs+Rsa). Rjc表示芯片内部至外壳的热阻,Rcs表示外壳至散热片的热阻,Rsa表示散热片的热阻.没有散热片时, Tcmax =Tj - P*(Rjc+Rca). Rca表示外壳至空气的热阻.一般使用条件用Tc =Tj - P*Rjc的公式近似. 厂家规格书一般会给出,Rjc,P等参数.一般P是在25度时的功耗.当温度大于25度时,会有一个降额指标. 举个实例:一、三级管2N5551 规格书中给出25度(Tc)时的功率是1.5W(P),Rjc是83.3度/W.此代入公式有:25=Tj-1.5*83.3可以从中推出Tj为150度.芯片最高温度一般是不变的.所以有Tc=150-Ptc*83.3,其中Ptc表示温度为Tc时的功耗.假设管子的功耗为1W,那么, Tc=150-1*83.3=66.7度.注意,此管子25度(Tc)时的功率是1.5W,如果壳温高于25度,功率就要降额使用.规格书中给出的降额为12mW/度(0.012W/度).我们可以用公式来验证这个结论.假设温度为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得出: Tc=150-(1.5-0.012*(Tc-25))×83.3,公式成立. 一般情况下没办法测Tj,可以经过测Tc的方法来估算Ttj.公式变为: Tj=Tc+P*Rjc 同样与2N5551为例.假设实际使用功率为 1.2W,测得壳温为60度,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!按照降额0.012W/度的原则,60度时的降额为(60-25)×0.012=0.42W,1.5-0.42=1.08W.也就是说,壳温60度时功率必须小于1.08W,否则超出最高结温.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至175度.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 如果Tj取175度则Rjc=(175-25)/1.5=96.6 所以这个器件的Rjc 在83.3至96.6之间.如果厂家没有给出25度时的功率.那么可以自己加一定的功率加到使其壳温达到允许的最大壳温时,再把数据代入: Rjc=(Tjmax-Tcmax)/P 有给Tj最好,没有时,一般硅管的Tj取150度我还要作一下补充说明.一、可以把半导体器件分为功率器件和小功率器件. 1、大功率器件的额定功率一般是指带散热器时的功率,散热器足够大时且散热良好时,可以认为其表面到环境之间的热阻为0,所以理想状态时壳温即等于环境温度.功率器件由于采用了特殊的工艺,所以其最高允许结温有的可以达到175度.但是为了保险起见,一律可以按150度来计算.适用公式:Tc =Tj - P*Rjc.设计时,Tj 最大值为150,Rjc已知,假设环境温度也确定,根据壳温即等于环境温度,那么此时允许的P也就随之确定. 2、小功率半导体器件,比如小晶体管,IC,一般使用时是不带散热器的.所以这时就要考虑器件壳体到空气之间的热阻了.一般厂家规格书中会给出Rja,即结到环境之间的热阻.(Rja=Rjc+Rca).同样以三级管2N5551为例,其最大使用功率1.5W 是在其壳温25度时取得的.假设此时环境温度恰好是25度,又要消耗1.5W的功率,还要保证可温也是25度,唯一的可能就是它得到足够良好的散热!但是一般像2N5551这样TO-92封装的三极管,是不可能带散热器使用的.所以此时,小功率半导体器件要用到的公式是: Tc =Tj - P*Rja Rja:结到环境之间的热阻.一般小功率半导体器件的厂家会在规格书中给出这个参数. 2N5551的Rja厂家给的值是200度/W.已知其最高结温是150度,那么其壳温为25度时,允许的功耗可以把上述数据代入Tc =Tj - P*Rja 得到: 25=150-P*200,得到,P=0.625W.事实上,规格书中就是0.625W.因为2N5551不会加散热器使用,所以我们平常说的2N5551的功率是0.625W而不是1.5W!还有要注意,SOT-23封装的晶体管其额定功率和Rja数据是在焊接到规定的焊盘(有一定的散热功能)上时测得的. 3、另外告诉大家一个窍门,其实一般规格书中的最大允许储存温度其实也是最大允许结温.最大允许操作温度其实也就是最大允许壳温.最大允许储存温度时,功率P当然为0,所以公式变为Tcmax =Tjmax - 0*Rjc,即Tcmax =Tjmax.是不是很神奇!最大允许操作温度,一般民用级(商业级)为70度,工业级的为80度.普通产品用的都是民用级的器件,工业级的一般贵很多. 热路的计算,只要抓住这个原则就可以了:从芯片内部开始算起,任何两点间的温差,都等于器件的功率乘以这两点之间的热阻.这有点像欧姆定律.任何两点之间的压降,都等于电流,乘以这两点间的电流. 不过要注意,热量在传导过程中,任何介质,以及任何介质之间,都有热阻的存在,当然热阻小时可以忽略.比如散热器面积足够大时,其与环境温度接近,这时就可以认为热阻为0.如果器件本身的热量就造成了周围环境温度上升,说明其散热片(有散热片的话)或外壳与环境之间的热阻比较大!这时,最简单的方法就是直接用Tc =Tj - P*Rjc来计算.其中Tc为壳温,Rjc为结壳之间的热阻.如果你Tc换成散热片(有散热片的话)表面温度,那么公式中的热阻还必须是结壳之间的加上壳与散热器之间的在加散热器本身的热阻!另外,如果你的温度点是以环境来取点,那么,想想这中间包含了还有哪些热路吧.比如,散热片与测试腔体内空气之间的热阻,腔体内空气与腔体外空气间的热阻.这样就比较难算了.。
大功率LED热阻的测量
大功率LED热阻的测量1. 原理半导体材料的电导率具有热敏性,改变温度可以显著改变半导体中的载流子的数量。
禁带宽度通常随温度的升高而降低,且在室温以上随温度的变化具有良好的线性关系,可以认为半导体器件的正向压降与结温是线性变化关系:ΔVf=kΔT j(K:正向压降随温度变化的系数)则从公式(1)及其推导可知,大功率LED的热阻(结点到环境)为:Rthja=ΔVf /(K*Pd )式中,Pd=热消散速率,目前约有60%~70%的电能转化为热能,可取Pd=0.65*If*Vf计算。
只要监测LED正向压降Vf的改变,便可以求得K值并算出热阻。
2. 测量系统热阻测试系统如图4,要求测试中采用的恒温箱控温精度为±1℃,电压精度1mv。
图中R1是分流电阻,R2用来调整流过LED的电流大小,通过电阻R1、R2和恒流源自身的输出调节,可以精确控制流过LED的电流大小,保证整个测试过程中流过LED的电流值恒定。
3. 测试过程(1)测量温度系数K:a. 将LED置于温度为Ta的恒温箱中足够时间至热平衡,此时Tj1= Ta ;b. 用低电流(可以忽略其产生的热量对LED的影响,如I f’ = 10mA)快速点测LED的Vf1;c. 将LED置于温度为Ta’(Ta’>Ta)的恒温箱中足够时间至热平衡,Tj2=Ta’;d. 重复步骤2,测得Vf2;e. 计算K:K=(Vf2-Vf1)/(Tj2-Tj1)=(Vf2-Vf1)/( Ta’- Ta)(2)测量在输入电功率加热状态下的变化:a. 将LED置于温度为Ta的恒温箱中,给LED输入额定If使其产生自加热;b. 维持恒定If足够时间至LED工作热平衡,此时Vf达至稳定,记录If ,Vf;c. 测量LED热沉温度(取其最高点)Ts;d. 切断输入电功率的电源,立即(〈10ms)进行(1)之b步骤,测量Vf3。
(3)数据处理:△Vf=Vf3-Vf1,取Pd=0.65*If*Vf计算:Rthja=△Vf/(K*Pd)Rthsa=(Ts-Ta)/Pd=(Ts-Ta)/(0.65*IF*Vf)Rthjs=Rthja-Rthsa。
led电阻计算方法
led电阻计算方法
LED电阻计算方法通常用于确定在给定电压和电流下所需的电阻值,以确保LED正常工作。
以下是LED电阻计算方法的步骤:
1. 确定LED的电流和电压:查找LED的规格书或数据表,确定所需的电压和电流。
例如,如果LED的额定电压为
2.5V,额定电流为20mA,则这些值应用于电阻计算。
2. 确定电源电压:确定LED电源的电压。
例如,如果LED电源的电压为5V,则这些值应用于电阻计算。
3. 计算所需的电阻值:使用以下公式计算所需的电阻值:
电阻值(欧姆)=(电源电压 - LED电压)/ LED电流
在此例中,电阻值 = (5V - 2.5V) / 0.02A = 125欧姆。
因此,所需的电阻值为125欧姆。
4. 选择最接近的标准电阻值:选择最接近的标准电阻值,以确保电路工作正常。
在这种情况下,最接近的标准电阻值为120欧姆或150欧姆。
以上就是LED电阻计算方法的步骤。
使用这些步骤可以根据LED 的电流和电压确定所需的电阻值,以确保LED正常工作。
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LED热阻计算方法
LED 热阻计算方法随着LED超高亮度的出现及LED色彩的丰富,LED的应用也由最初的指示扩展到交通、大屏幕显示、汽车刹车灯、转向灯、工程建筑装饰灯、特种照明领域并正在向普通照明积极推进。
阻碍这一发展的最大敌害是LED的热量管理,因此从事热阻、结温、热参数匹配等问题的研究和改进具有深远的意义。
如何降低LED的热阻、结温,使PN结产生的热量能尽快的散发出去,不仅可提高产品的发光效率,提高产品的饱和电流,同时也提高了产品的可靠性和寿命。
据有关资料分析,大约70%的故障来自LED的温度过高,并且在负载为额定功率的一半的情况下温度每升高200C故障就上升一倍。
为了降低产品的热阻,首先封装材料的选择显得尤为重要,包括晶片、金线,硅胶、Epoxy、粘结胶等,各材料的热阻要低即要求导热性能好;其次结构设计要合理,各材料间的导热性能和膨胀系数要连续匹配。
避免导热通道中产生散热瓶颈或因封装物质的膨胀或收缩产生的形变应力,使欧姆接触、固晶界面的位移增大,造成LED开路和突然失效。
目前测量半导体器件工作温度及热阻的主要方法有:红外微象仪法,电压参数法,还有光谱法,光热阻扫描法及光功率法。
其中电压法测量LED热阻最常用。
一. LED热的产生、传导和疏散与传统光源一样,半导体发光二极管(LED)在工作期间也会产生热量,其多少取决于整体的发光效率。
在外加电能量作用下,电子和空穴的辐射复合发生电致发光,在P-N结附近辐射出来的光还需经过晶片(chip)本身的半导体介质和封装介质才能抵达外界(空气)。
综合电流注入效率、辐射发光量子效率、晶片外部光取出效率等,最终大概只有30-40%的输入电能转化为光能,其余60-70%的能量主要以非辐射复合发生的点阵振动的形式转化热能。
而晶片温度的升高,则会增强非辐射复合,进一步消弱发光效率。
大功率LED一般都有超过1W的电输入功率,其产生的热量相当可观,解决散热问题乃当务之急。
通常来说,大功率LED照明光源需要解决的散热问题涉及以下几个环节:1. 晶片PN结到外延层 ;2. 外延层到封装基板 ;3. 封装基板到外部冷却装置再到空气。
led灯电阻计算公式
led灯电阻计算公式LED灯电阻计算公式LED灯电阻计算公式是用于计算LED灯串联电路中所需的限流电阻值,以保证LED灯正常工作的公式。
LED灯是一种特殊的发光二极管,其发光效果和功率特性与普通的电阻不同,因此需要通过合适的电阻来限制电流,以避免过流损坏LED灯。
LED灯的工作电流是指通过LED灯的电流,一般以毫安(mA)为单位。
在设计LED灯串联电路时,需要根据LED灯的额定工作电流来选择合适的电阻值。
电阻值的大小决定了电路中的电流大小,而合适的电流可以保证LED灯的正常工作,并延长其使用寿命。
LED灯电阻计算公式如下:电阻值(欧姆)=(电源电压(伏特)- LED工作电压(伏特))/ LED工作电流(安培)在使用LED灯电阻计算公式时,需要了解LED灯的工作电压和工作电流。
LED灯的工作电压是指在正常工作时,LED灯两端的电压差,一般以伏特(V)为单位。
而工作电流则是流经LED灯的电流大小,以安培(A)为单位。
需要确定电源电压,即LED灯所连接的电源的电压值。
常见的电源电压有3V、5V、12V等。
其次,需要了解LED灯的工作电压和工作电流。
这些信息可以通过LED灯的产品说明书或者规格书上获得。
例如,假设LED灯的工作电压为2V,工作电流为20mA,而电源电压为5V。
根据上述LED灯电阻计算公式可以得知,电阻值为(5V - 2V)/ 0.02A = 150欧姆。
因此,在该LED灯串联电路中需要使用一只150欧姆的电阻。
需要注意的是,LED灯的工作电流一般有一个额定值,如果电流过大或者过小,都会影响LED灯的亮度和寿命。
因此,在选择电阻值时,需要根据LED灯的额定工作电流来确定合适的电阻值。
LED灯的颜色和封装形式也会对电阻值的选择产生影响。
不同颜色的LED灯具有不同的工作电压和工作电流范围,因此需要根据实际情况进行调整。
总结一下,LED灯电阻计算公式是保证LED灯正常工作的重要工具。
通过合理选择电阻值,可以限制电流,确保LED灯的亮度和寿命。
led电阻计算
led电阻计算LED电阻计算LED(Light Emitting Diode)是一种半导体器件,具有发光功能。
为了保证LED的正常工作和延长其使用寿命,我们通常需要通过电阻来限制电流。
本文将介绍LED电阻计算的原理和方法。
一、LED的工作原理LED是一种单向导电器件,只有在正向电压作用下才能正常工作。
当正向电压大于LED的正向压降时,电流将通过LED并使其发光。
LED的正向压降通常在数据手册中可以找到,例如红色LED的正向压降约为2V。
二、为LED选择合适的电流为了保证LED的正常工作和延长其寿命,我们需要选择适当的电流。
过高的电流会导致LED过热损坏,而过低的电流则会使LED发光不足。
一般来说,常见的LED电流为10-20mA。
三、计算所需电阻值根据欧姆定律,电阻可以通过电压与电流之比来计算。
为了确定所需电阻值,我们需要知道两个参数:电源电压和所需电流。
假设电源电压为V,所需电流为I,LED的正向压降为Vf,电阻值为R。
根据欧姆定律可得以下公式:R = (V - Vf) / I四、实例演示假设我们有一个红色LED,其正向压降为2V,我们希望通过LED 的电流为15mA,电源电压为5V。
根据上述公式,可以计算出所需的电阻值:R = (5V - 2V) / 15mA = 200Ω五、注意事项1. 选择合适的电源电压和所需电流,确保不超过LED的额定工作参数。
2. 在实际应用中,电阻的阻值通常是标准值,例如200Ω可能无法直接找到,可以选择最接近的标准阻值,如220Ω。
3. 为了保证电路的稳定性和可靠性,可以考虑在电阻前后串联一个电容,以滤除电源中的噪声和干扰。
六、结论LED电阻计算是确保LED正常工作的重要步骤。
通过选择合适的电阻值,可以限制电流并保护LED免受损坏。
在实际应用中,我们需要根据LED的正向压降、所需电流和电源电压来计算电阻值,并选择最接近的标准阻值。
同时,为了提高电路的稳定性和可靠性,可以考虑在电阻前后串联电容。
LED驱动计算公式
LED驱动变压器设计计算公式LF-GOE100YA0920A电源设计计算书电源的主要特性及功能描述;输入电压范围AC90V~AC305V,额定输入电压范围AC100V~AC277V.输入电源工作频率47Hz~63Hz,额定输入频率50Hz~60Hz.输出功率112W,额定输出DC90V~DC120V@0.92A开路输出电压:小于135V,短路输入功率:小于15W.效率:90V ac input大于87%,220V ac input大于89%,277V ac input大于90%.输出纹波:在输入电压范围内,纹波电压小于1.2V,其它功能附详细的规格书.电源的相关参数设计计算如下:1.对于电源工作保险丝的选定Po(max)=126V*0.92A*1.05=121.716W(输出电压电流按照规格书的额定输出的上限计算).Pin(max)=Po(max)/Eff=121.716W/0.80=152.145W(按照电源起动到PFC电压还没升起来的这段时间的效率并适当取低一点点进行计算,否则,频繁的开关机有可能会冲坏保险丝).Iin rms(max)=Pin(max)/Vin(min)=152.145W/75V=2.029A(最小输入电压根据电源的最低起动电压计算,这款电源设定最低起机电压为75V,允许电源在最低起机电压下带额定负载起机)考虑到电路中PFC校正值并不是完整的1,需要除以0.99的功率因素,以及查相关的保险丝的图表所得,在最高工作环境温度65度时,需扣除0.8的过热等因素引起的加速熔断的折扣率,再除以安规要求的0.75的折扣率,即保险丝因选择:2.029A/0.99/0.8/0.75=3.416A.由于PFC+PWM两极架构的电源开机讯间的输入浪涌电流非常大,加热敏电阻后也能达到近80A,由此保险丝需选择大于3.416A的高分断能力的慢断型。
再考虑到这款LED电源是使用在室外的路灯上,需要承受较多且较大的雷击,按照规格要求是线对线打4KV,需选择耐4KV以上雷击的保险丝。
LED电路在12伏特下计算并联限流电阻大小计算公式实例
LED电路在12伏特下计算并联限流电阻大小计算公式实例
LED电路在12伏特下计算并联限流电阻大小计算公式实例在12伏供电下,每组4个LED串联在一起,共有5组并联的LED 电路,假设单个LED电压为2伏,LED的电流为20毫安的情况下限流电阻的计算公式:
每组的LED顺向电压为2伏×4个=8伏
电阻需要承受的电压为12伏-8伏=4伏
U=4V
由于每组LED的电流为20毫安
I=I1+I2+ (I)
I=20毫安×5组=100毫安
根据公式 U=R I R=U/I
得出:R=4伏/100毫安=40欧
电阻的功率计算:
P=UI=4伏×100毫安=0.4W
所以要用1/2W以上电阻为好
这个LED电路只有一个电阻可以节省空间位置,但如果其中一个LED出问题,会影响其它LED的寿命,所以在条件允许的情况下还是在每组LED上串一个电阻比较好。
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LED电源驱动电路热阻详细计算方法(5)
估算电感温度(热阻抗)
各种因素都会促使电感器的温度上升。
这些因素包括环境温度、电感器的热阻抗和电感器的内部功耗。
利用电感器的直流电阻随温度变化这一特性,我们可以比较准确地估算电感器的工作温度。
这类似于使用ESD二极管或PFET导通电阻,在此将电感线圈用作内部温度计。
返回到我们的电感器电阻与温度对比的等式中去,通过两个温度下电感器电阻的比率可以用下面的等式算出ΔT:
图5中所示的测试示例在LM3554的电路中使用了VLS4010ST-2R2,直流电流阶跃为1.65A。
室温时的电阻开始时为65mΩ。
超过30秒之后,电感器达到稳态,电阻变为73mΩ,相应的稳态工作温度大约为56℃。
图 5. 电感器热响应。
使用热阻(RT)的定义,可以获得:
这里要注意的一件事情是电感器的功耗是其线圈电阻的函数,后者会随着温度发生变化。
因此,需要考虑计算电感器在给定RT的TF。
将RT的等式插入电感电阻与温度等式并求解TF可以得出:
其中k为。
图5显示等效的电感温度上升与时间大约具有一阶指数关系。
这再次得出等式:
采用下面等式算出的热容:
了解闪光LED驱动器示例中的电感热阻可以提供一些有益的见解。
因为与闪光持续时间(小于1秒)相比,电感器达到稳定温度需要相当长的时间,所以采用稳态热阻估算的满闪光电流时的电感器工作温度,很可能会过高估算电感器的
工作温度。
这可以允许减少在脉冲器件(如闪光LED驱动器,而不是稳态电源)中工作的电感器的尺寸。
总结
当处理功耗相对较大的器件时,通常有必要估算电源管理电路的温度。
使用通用热阻可以很好地比较采用相同封装的相似器件,但很可能得不到准确的温度预测。
因此,通常有必要采用复杂的热计算或直接测量热阻的方法。
本文重点介绍了几种可用于测量器件的温度并获得器件热阻的示例。
知道准确的器件温度和器件功耗,从而进行热阻计算。
在知道热阻之后,利用器件功耗的逐步变化和监控器件温度可以计算器件热容。
这样可以更准确地估算由于瞬态热事件导致的器件温度。
本文中列出的示例是通过使用高电流白光LED闪光驱动器而完成的,但也同样适用于其他电源管理器件,包括以脉冲方式工作及专为长时间工作而设计的器件。