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LED结温热阻计算方法详解

LED结温热阻计算方法详解.Ta: 环境温度Rsa：铝基散热装置的热阻、散热器与环境间的热阻Ts: 散热装置的温度. Rms：铝基板到铝散热装置的热阻Tm: 铝基板的温度. Rcm：引脚到铝基板的热阻Tc: 引脚的温度. Rjc：PN结到引脚的热阻、结壳间的热阻Rja：PN结点到环境的热阻 Tj：晶体管的结温、芯片PN结最大能承受之温度( 100-130℃)P表示功耗 Rcs表示晶体管外壳与散热器间的热阻，L50: LED光源亮度降至50%的寿命L70: LED光源亮度降至70%的寿命结温计算的过程：1.热阻与温度、功耗之间的关系为： Ta=Tj-*P(Rjc+Rcs+Rsa)=Tj-P*Rja，2.当功率晶体管的散热片足够大而且接触足够良好时，壳温Tc=Ta晶体管外壳与环境间的热阻Rca=Rcs+Rsa=0。

此时Ta=Tj-*P(Rjc+Rcs+Rsa)演化成公式Ta=Tc=Tj-P*Rjc。

厂家规格书一般会给出，最大允许功耗Pcm、Rjc及(或) Rja等参数。

一般Pcm 是指在Tc=25℃或Ta=25℃时的最大允许功耗。

当使用温度大于25℃时，会有一个降额指标。

3.以ON公司的为例三级管2N5551举个实例：1)2N5551规格书中给出壳温Tc=25℃时的最大允许功耗是1.5W，Rjc是83.3度/W。

2)代入公式Tc=Tj- P*Rjc有：25=Tj-1.5*83.3可以从中推出最大允许结温Tj为150度。

一般芯片最大允许结温是确定的。

所以，2N5551的允许壳温与允许功耗之间的关系为：Tc=150-P*83.3。

3)比如，假设管子的功耗为1W，那么，允许的壳温Tc=150-1*83.3=66.7度。

4)注意，此管子Tc =25℃时的最大允许功耗是1.5W，如果壳温高于25℃,功率就要降额使用。

规格书中给出的降额为12mW/度(0.012W/度）。

5)我们可以用公式来验证这个结论。

假设壳温为Tc，那么，功率降额为0.012*(Tc-25)。

LED 散热设计原理及结温等相关技术参数的计算公式

LED 散热设计原理及结温等相关技术参数的计算公式2008-01-15 10:00:41 作者：戴维大功率LED的散热设计近年来，大功率LED发展较快，在结构和性能上都有较大的改进，产量上升、价格下降；还开发出单颗功率为100W的超大功率白光LED。

与前几年相比较，在发光效率上有长足的进步。

例如，Edison公司前几年的20W白光LED，其光通量为700lm，发光效率为35lm/W。

2007年开发的100W白光LED，其光通量为6000lm，发光效率为60lm/W。

又例如，Lumiled公司最近开发的K2白光LED，与其Ⅰ、Ⅲ系列同类产品比较如表1所示。

从表中可以看出：K2白光LED在光通量、最大结温、热阻及外廓尺寸上都有较大的改进。

Cree公司新推出的XLamp XR～E冷白光LED，其最高亮度挡QS在350mA时光通量可达107～114lm。

这些性能良好的大功率LED给开发LED白光照明灯具创造了条件。

前几年，各种白光LED照明灯具主要是采用小功率Φ5白光LED来做的。

如1～5W的灯泡、15～20W的管灯及40～60W的路灯、投射灯等。

这些灯具使用了几十到几百个Φ5白光LED，生产工艺复杂、可靠性差、故障率高、外壳尺寸大，并且亮度不足。

为改进上述缺点，这几年逐步采用大功率白光LED来替代Φ5白光LED 来设计新型灯具。

例如，用18个2W的白光LED做成的街灯，若采用Φ5白光LED 则要几百个。

另外，用一个1.25W的K2系列白光LED，可做成光通量为65lm的强光手电筒，照射距离可达几十米。

若采用Φ5白光LED来做则是不可能的。

图1 结温TJ与相对出光率关系图用大功率LED做的灯具其价格比白炽灯、日光灯、节能灯要高得多，但它的节能效果及寿命比其他灯具也高的多。

如果在路灯系统及候机大厅、大型百货商场或超市、高级宾馆大堂等用电大户的公共场所全部采用LED灯具，其一次性投资较高，但长期的节电效果及经济性都是值得期待的。

LED结温测算方法

LED结温测算⽅法⽬录第⼀章电压法测量结温第⼀节电压法测算结温的理论依据第⼆节K系数的测量1. 测量K系数的原理2. 关于K系数的说明3. 测试电流⼤⼩对K系数的影响4. K系数测量⽅法5. 数据处理6. 关于器件⼚商提供K值的建议7. K系数测量误差问题第三节利⽤K系数测算结温第⼆章热阻法测算结温第⼀节热阻法测算结温的基本原理第⼆节热阻法测结温的问题1. 为什么要⽤热阻法测结温2. 热阻参考点的选择3. 器件传热状况的影响4. 温度的影响5. 热阻法测结温参考点的正确选择第三章其它测结温⽅法简介前⾔关于 PN 结温度的测量，以往在半导体器件应⽤端测算结温的⼤多是采⽤热阻法，但这种⽅法对LED 器件是有局限性的，并且以往很多情况下被错误地应⽤。

应⽤热阻法的错误之处，以及其局限性，本⼈已在⽂献【1】中有详细阐述。

本⼈认为应该摒弃热阻法。

现在出现了不少新的测结温的⽅法，但其中⼀些⽅法也许并不能很好地反映结温。

⽐如红外成像法，理论上讲这只是测量器件表⾯或芯⽚表⾯的温度，不可能测量到实际 PN 结处的温度。

光谱法则只是个别专业测试机构能够进⾏，仪器昂贵，不适于器件使⽤者⽇常⼯作。

实际上，⽆论从专业测量，还是业余测量，最简便易⾏、最准确的、最基础的，还是电压法测算结温。

热阻法其实是在电压法基础上衍⽣⽽来的。

由于现在测量显⽰精度达 1mV 的仪表很便宜，器件使⽤者完全没有必要采⽤热阻法来测算结温。

本⽂主要是介绍电压法测算结温。

也介绍了热阻法测算结温，并提出热阻法存在的问题。

最后简单介绍了⼀些其它测结温的⽅法。

本⽂介绍的电压法测算结温的⽅法，是从⼀般⼯程应⽤的⾓度来讲。

主要是为⼀般的器件⼚商和器件使⽤者提供⾃⼰测试的⽅法。

因此所述的⽅法中，使⽤的⼀些仪器不能与专业的仪器设备⽐较，但精度和准确性不⽤担⼼。

这⽅⾯只要你懂得了物理原理就明⽩了。

关键还是看具体的操作者对测试机构的设计和仪表的选择，以及操作中的精⼼程度。

大功率LED结温方法

大功率LED 结温方法GaN 基白光LED 结温测试方法1. 正向电压法(forward voltage method)原理：初始电压与初始结温符合很强的线性关系KV V T T t j 00-+= 其中T0是作为参考的环境温度,V0是在T0下的初始电压;Tj 和Vt 分别是稳定时的结温和正向电压。

系数K 可以通过测量两组不同的参考温度和电压得到K=(V1-V0) /(T1-T0),也可以通过测量多组参考温度和电压作线性拟合得到。

K 值测量测量时将LED 放置在控温烤箱中，施加小电流（10mA ），分别在不同的烤箱温度下（Ta1,Ta2）,每个温度阶段恒温30min （样品为1WLED 加散热片，如果未加散热片可另外考虑），使得结温与环境温度一致，测试过程中保持电流恒定。

测量LED 的正向电压（Vf1,Vf2）,这时可近似认为；K=(V1-V0) /(Ta2-Ta1)Rth 为热阻Rth=（Tj-Tb ）/PTb 为测试得到的基板底部的温度，P 为L E D 的耗散功率,Tb 用热电偶实时测量LED 基板底部的温度。

2. 管脚法(Pin method)原理：管脚温度法是利用LED 器件的热输运性质,通过测量管脚温度和芯片耗散的热功率,以及热阻系数来确定结温p j j p j R P T T -+=*其中Tp 是管脚温度,Tj 是结温;Pj 是LED 芯片耗散的热功率;R Θj-p 是从结到管脚的热阻系数,可以由厂家给出,或者由实验确定,本实验中结合电压法测量来确定热阻系数文献中提到热阻系数由电压法测得，而电压法又会存在误差，所以此方法误差会较大一些。

3. 蓝白法（non-contactmethod for determining junction temperatur ）原理：利用白光LED 的发光光谱分布(SPD)来测量结温,最大的优点是不需要破坏器件的整体性,是一种非接触的结温测量方法。

蓝白比R 与结温都有较好的线性关系,可通过测量光谱算得R 值,然后用下面的换算公式得到结温：rj K R R T T 00-+= 其中T0为参考结温,Tj 是要测量的结温;R0和R 分别是结温为T0和Tj 时的蓝白比;Kr 是比例系数,可以通过测量两组不同的参考结温和蓝白比得到Kr=(R0-R1) /(T0-T1),也可以通过测量多组已知结温情况下的蓝白比作线性拟合。

led灯珠结温测试方法

led灯珠结温测试方法英文回答：LED Die Temperature Measurement Methods.Determining the junction temperature (Tj) of an LED die is crucial for ensuring optimal performance and reliability. Accurate Tj measurement enables the assessment of thermal management effectiveness and the prediction of LED lifespan. Several methods are commonly used to measure LED die temperature:1. Forward Voltage (Vf) Method.The forward voltage (Vf) of an LED decreases linearly with increasing temperature. By measuring the Vf at a known temperature and then at the operating temperature, the temperature difference can be calculated using thefollowing equation:ΔTj = (ΔVf / αVf) (1 + αTj)。

where:ΔTj is the temperature difference.ΔVf is the difference in forward voltage.αVf is the temperature coefficient of forward voltage.αTj is the temperature coefficient of Vf at the reference temperature.This method is simple and non-invasive but requires accurate knowledge of αVf and αTj.2. Light Output Power (LOP) Method.The light output power (LOP) of an LED decreases exponentially with increasing temperature. By measuring the LOP at a known temperature and then at the operating temperature, the temperature difference can be calculated:ΔTj = (1 / β) ln(LOP1 / LOP2)。

LED结温测算法

5．如何具体测算LED的结温。

现在就以Cree公司的XLamp7090XR-E为例。

来说明如何具体测算LED的结温。

要求已经把LED安装到散热器里，并且是采用恒流驱动器作为电源。

同时要把连接到LED去的两根线引出来。

在通电以前就把电压表连接到输出端（LED 的正极和负极），然后接通电源，趁LED还没有热起来之前，马上读出电压表的读数，也就是相当于V1的值，然后等至少1小时，等它已经达到热平衡，再测一次，LED两端的电压，相当于V2。

把这两个值相减，得出其差值。

再被4mV 去除一下，就可以得出结温了。

实际上，LED多半为很多个串联再并联，这也不要紧，这时的电压差值是由很多串联的LED所共同贡献，所以要把这个电压差值除以所串联的LED数目再去除以4mV，就可以得到其结温。

例如，LED是10串2并，第一次测得的电压为33V，第二次热平衡后测得的电压为30V，电压差为3V。

这个数字先要除以所串联的LED个数（10个），得到0.3V，再除以4mV，可以得到75度。

假定开机前的环境温度是20度，那么这时候的结温就应当是95度。

采用这种方法得出的结温，肯定要比用热电偶测量散热器的温度再来推算其结温要准确很多。

6．如何来预测这个灯具的寿命。

从结温来推测寿命好像应该很简单，只要查一下图1的曲线，就可以知道对应于95度结温时的寿命就可以得到LED的寿命为2万小时了。

但是，这种方法用于室内的LED灯具还有一定的可信度，如果应用到室外的LED灯具，尤其是大功率LED路灯，那里还有很多不确定因素。

最大的问题是LED路灯的散热器的散热效率的随时间而降低。

这是由于尘土、鸟屎的积累而使得其散热效率降低。

也还因为室外有很强烈的紫外线，也会使LED的寿命降低。

紫外线主要是对封装的环氧树脂的老化起很大作用，假如采用硅胶，可以有所改善。

紫外线对荧光粉的老化也有一些坏作用，但不是很严重。

不过，这种方法用来相对比较两种散热器的散热效果是比较有效的。

LED结温的影响及测量方法

LED结温的影响及测量方法杨伟煌;幸芦笙;吴懿平【摘要】对于LED器件来说,结温是最重要的热性能参数之一,结温的大小对LED器件的输出功率以及可靠性具有很大的影响.超过一半的LED灯具的输入功率以热的形式被浪费,散热问题是LED灯具设计师所面临的最关键的问题.因此,获得准确的结温信息对于监控和评估灯具的健康状态至关重要.主要介绍结温对LED电学参数、LED发光特性以及LED器件的寿命的影响,然后对LED结温的测量方法包含正向电压法、管脚温度法、蓝白比法、红外热成像法、光谱法等进行详细描述并且分析彼此的优缺点.【期刊名称】《江西科学》【年(卷),期】2017(035)004【总页数】6页(P594-598,634)【关键词】LED结温;测量方法;结温的影响;正向电压法【作者】杨伟煌;幸芦笙;吴懿平【作者单位】五邑大学信息工程学院,529020,广东,江门;五邑大学信息工程学院,529020,广东,江门;五邑大学信息工程学院,529020,广东,江门【正文语种】中文【中图分类】TN312.8与传统的白炽灯、荧光灯相比，发光二极管(light emitting diodes,LED)具有节能、环保、效率高、稳定性高、寿命长等特点。

当电流通过LED元器件的时候，P-N结的温度会随之上升，并且将P-N的温度定义为LED结温，LED结温直接决定着LED的光学特性和电学特性。

当LED器件工作的时候，电子和空穴会在PN结的发光层进行电光转换，将电能转换为光，但是由于半导体材料的电阻与非复合效应，70%的能量会浪费转换为热能，由于热能的累积无法散出，LED的结温会相应的提高。

结温的升高会影响LED的内部量子效率。

当电流通过LED器件时，如果散热解决不好，芯片内部热量聚集，结温会上升，结温的上升会导致禁带的宽度、电子空穴浓度、有效载离子复合率等微观参数变化，从而导致发光波长偏移、白光LED的光度和色度性能变差、寿命变短、加速LED光电特性的恶化等，同时封装材料的特性也会在高结温的影响下迅速衰减，从而导致LED器件失效。

LED结温(Tj)温度测量概述5页word文档

LED结温（Tj）温度测量概述因LED具有寿命长、耐候性能好等优点，近年来在汽车照明领域中得到了广泛的应用。

虽然LED具有很多优点，但是其作为光电器件，在工作过程中却只有约15%～25的电能可以转换成光能，其余的电能基本都会被转化成热能。

因此，如果采用LED作为光源运用于车灯照明中时，LED的结温（Tj）测量就成为了散热设计的关键点。

1 LED结温（Tj）的含义：LED的结温（Tj）简单来讲，就是LED本身的温升极限，英文含义为：Temperature Junction。

LED的基本结构是一个半导体的PN结，由于LED 的芯片均具有很小的尺寸。

因此一般把LED芯片的温度视之为结温。

LED 的结温高低直接影响到其发光效率，器件寿命，可靠性，发射波长等，保持LED结温在允许的范围内，是LED能否发挥出应有机能的关键一环。

2 影响LED结温（Tj）上升的主要因素：2.1 发光效率是导致LED结温升高的主要原因以目前的LED生产水平，虽然通过采用先进的生产材料和器件加工工艺，已经尽可能的将LED绝大多数的输入电能转化成了光辐射能；但是由于LED的芯片材质往往会比周围的介质相比具有大得多的折射系数，致使芯片内部产生的大部分光子无法顺利的溢出，而在芯片与介质面产生全反射，返回芯片内部并通过多次内部反射最终被芯片材料或衬底吸收，并以晶格振动的形式变成热，导致结温升高。

2.2 器件不良的电极结构也是造成结温升高的原因之一结温区域的材料、导电银胶等均存在着一定的电阻值，这些电阻相互叠加，构成了LED器件的串联电阻。

当电流通过PN结时，同时也会流经这些产生电阻的区域，从而产生热，导致芯片的温度或结温上升。

2.3 LED的散热能力是决定结温工地的另一个关键因素由于环氧树脂是一种低导热材料，因此，PN结产生的热量很难通过透明的环氧树脂向上散发到环境中去。

其大部分热量只能通过衬底、银胶、壳体、环氧粘结层、PCB板向下发散。

交流发光二极管（AC-LED）结温的测试方法

交流发光二极管（AC-LED）结温的测试方法徐阁;于德鲁;邹兵;许键【摘要】目前对交流发光二极管（ AC-LED）的结温测试少有研究。

将一种新的电学测试方法---阈值电压法应用到AC-LED结温测试当中，并与传统的峰值波长法进行对比。

两种测试方法的结温测试结果相差在4℃之内，有较好的一致性。

经过分析，当参考阈值电流为1mA时，阈值电压法的测试误差为±2.5℃，峰值波长法的测试误差为±6℃。

阈值电压法测试结果更为精确，应用范围更广，更适用于工业测试。

%At present , the measurement techniques of the junction temperatures of light emitting diodes ( LEDs) are developed for AC-LED.In the present work , a novel approach of threshold voltage method is proposed for junction temperature characterization of AC-LEDs.The new method was tested , and results of which were compared with the traditional peak wavelength method , showing a good agreement within 4℃. Further analysis suggested that the error of the threshold voltage method can be narrowed down to ±2.5 ℃when the reference cu rrent is chosen as ~1 mA. It is concluded that the method of threshold voltage is accurate and simple to implement , making it highly suitable for determining the junction temperatures of AC-LEDs in industry .【期刊名称】《照明工程学报》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】4页(P38-41)【关键词】AC-LED;结温;测试方法;峰值波长法;阈值电压法【作者】徐阁;于德鲁;邹兵;许键【作者单位】上海理工大学教育部光学仪器与系统工程研究中心，上海 200093;上海理工大学教育部光学仪器与系统工程研究中心，上海 200093;上海理工大学教育部光学仪器与系统工程研究中心，上海 200093;上海理工大学教育部光学仪器与系统工程研究中心，上海 200093【正文语种】中文【中图分类】TM923引言AC-LED是近年来出现的可以在工频电流下直接工作的新型光源，无需变压转换器和恒流源。

LED的结温计算

LED的结温计算LED的PN结结温主要影响LED光通量和寿命，本文用电压法对直插LED，食人鱼LED和大功率LED的结温和热阻进行了实验研究。

在测量LED结温的同时，研究它的光谱变化，色光LED峰值波长的偏移与其结温存在线性关系，白光LED 的总能量和蓝光能量比率（W/B）的变化与结温也存在线性的关系。

LED存在发热现象，随着LED的工作时间和工作电流的增加，其发光强度和光通量会下降，寿命降低，对白光还会导致激发效率的下降，这主要是由于LED结温升高导致的。

对于白光LED，随着结温的增加，LED发出黄光和蓝光的强度以不同的速率下降,白光LED的总能量和蓝光能量比率（W/B）与结温存在关系。

首先对LED的结温进行研究，由此可得到LED的热阻。

然后在测量结温的同时，测量LED光谱变化，可以得出LED的PN结结温与色光LED峰值波长或白光LED的白色/蓝色能量比（W/B）之间存在一定的关系。

因此可以采用非接触式方法来进行结温的测量。

测量原理LED的结温是影响发光二极管各项性能指标的一个重要因素，测量LED结温的方法可用通过测量在不同环境温度下LED的正向电压的大小来得到。

实验原理如图1所示，被测LED置于积分球内，积分球放在恒温箱的中间，积分球内的光经石英光纤导入SSP3112快速光谱分析仪，可以快速测取LED的峰值波长或W/B比率。

将热电偶与LED管脚紧密接触，用测温仪读取不同加热电流和不同环境温度下的管脚温度。

恒温箱的温度范围为0℃-150℃，精度 1℃。

PC机通过高速开关控制对LED的加热电流(IF)和参考电流(IFR)，并测量IF和IFR下的VF 和VFR。

热是从温度高处向温度低处散热。

大功率LED 主要的散热路径是：管芯→散热垫→印制板敷铜层→印制板→环境空气。

若LED 的结温为T J ，环境空气的温度为T A ,散热垫底部的温度为T c （T J ＞T c ＞T A 。

在热的传导过程中，各种材料的导热性能不同，即有不同的热阻。

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LED的结温计算LED的PN结结温主要影响LED光通量和寿命，本文用电压法对直插LED，食人鱼LED 和大功率LED的结温和热阻进行了实验研究。

在测量LED结温的同时，研究它的光谱变化，色光LED峰值波长的偏移与其结温存在线性关系，白光LED的总能量和蓝光能量比率(W/B)的变化与结温也存在线性的关系。

对于白光LED，随着结温的增加，LED发出黄光和蓝光的强度以不同的速率下降,白光LED的总能量和蓝光能量比率(W/B)与结温存在关系。

首先对LED的结温进行研究，由此可得到LED的热阻。

然后在测量结温的同时，测量LED光谱变化，可以得出LED的PN结结温与色光LED峰值波长或白光LED的白色/蓝色能量比(W/B)之间存在一定的关系。

因此可以采用非接触式方法来进行结温的测量。

测量原理LED的结温是影响发光二极管各项性能指标的一个重要因素，测量LED结温的方法可用通过测量在不同环境温度下LED的正向电压的大小来得到。

将热电偶与LED管脚紧密接触，用测温仪读取不同加热电流和不同环境温度下的管脚温度。

恒温箱的温度范围为0℃-150℃，精度1℃。

PC机通过高速开关控制对LED的加热电流(IF)和参考电流(IFR)，并测量IF和IFR下的VF和VFR。

热是从温度高处向温度低处散热。

大功率LED主要的散热路径是：管芯→散热垫→印制板敷铜层→印制板→环境空气。

若LED的结温为TJ，环境空气的温度为TA,散热垫底部的温度为Tc(TJ>Tc>TA。

在热的传导过程中，各种材料的导热性能不同，即有不同的热阻。

若管芯传导到散热垫底面的热阻为RJC(LED的热阻)、散热垫传导到PCB面层敷铜层的热阻为RCB、PCB传导到环境空气的热阻为RBA,则从管芯的结温TJ传导到空气TA的总热阻RJA与各热阻关系为：RJA=RJC+RCB+RBA 各热阻的单位是℃/W。

可以这样理解：热阻越小，其导热性能越好，即散热性能越好。

如果LED的散热垫与PCB的敷铜层采用回流焊焊在一起，则RCB=0，则上式可写成：RJA=RJC+RBA散热的计算公式若结温为TJ、环境温度为TA、LED的功耗为PD,则RJA与TJ、TA及PD的关系为：RJA=(TJ-TA)/PD (1)式中PD的单位是W。

PD与LED的正向压降VF及LED的正向电流IF的关系为：PD=VF×IF (2)如果已测出LED散热垫的温度TC，则(1)式可写成：RJA=(TJ-TC)/PD+(TC-TA)/PD则RJC=(TJ-TC)/PD (3)RBA=(TC-TA)/PD (4)在散热计算中，当选择了大功率LED后，从数据资料中可找到其RJC值;当确定LED 的正向电流IF后，根据LED的VF可计算出PD;若已测出TC的温度，则按(3)式可求出TJ来。

在测TC前，先要做一个实验板(选择某种PCB、确定一定的面积)、焊上LED、输入IF电流，等稳定后，用K型热电偶点温度计测LED的散热垫温度TC。

在(4)式中，TC及TA可以测出，PD可以求出，则RBA值可以计算出来。

若计算出TJ来，代入(1)式可求出RJA。

这种通过试验、计算出TJ方法是基于用某种PCB及一定散热面积。

如果计算出来的TJ小于要求(或等于)TJmax，则可认为选择的PCB及面积合适;若计算来的TJ大于要求的TJmax，则要更换散热性能更好的PCB，或者增加PCB的散热面积。

另外，若选择的LED的RJC值太大，在设计上也可以更换性能上更好并且RJC值更小的大功率LED，使满足计算出来的TJ≤TJmax。

这一点在计算举例中说明。

计算举例这里采用了NICHIA公司的测量TC的实例中取部分数据作为计算举例。

已知条件如下：LED：3W白光LED、型号MCCW022、RJC=16℃/W。

K型热电偶点温度计测量头焊在散热垫上。

PCB试验板：双层敷铜板(40×40mm)、t=1.6mm、焊接面铜层面积1180mm2背面铜层面积1600mm2。

LED工作状态：IF=500mA、VF = 3.97V。

按图9用K型热电偶点温度计测TC，TC=71℃。

测试时环境温度TA = 25℃.1.TJ计算TJ=RJC×PD+TC=RJC(IF×VF)+TC=16℃/W(500mA×3.97V)+71℃=103℃2.RCA计算RCA=(TC-TA)/PD =(71℃-25℃)/1.99W =23.1℃/W3.RJA计算RJA=RJC+RBA =16℃/W+23.1℃/W=39.1℃/W如果设计的TJmax=90℃，则按上述条件计算出来的TJ不能满足设计要求，需要改换散热更好的PCB或增大散热面积，并再一次试验及计算，直到满足TJ≤TJmax为止。

另外一种方法是，在采用的LED的RJC值太大时，若更换新型同类产品RJC=9℃/W(IF=500mA时VF=3.65V)，其他条件不变，TJ计算为：TJ=9℃/W(500mA×3.65V)+71℃=87.4℃上式计算中71℃有一些误差，应焊上新的9℃/W的LED重新测TC(测出的值比71℃略小)。

这对计算影响不大。

采用了9℃/W的LED后不用改变PCB材质及面积，其TJ符合设计的要求。

LED温度问题LED光源不能超过80℃，随着LED温度的升高，其光输出和寿命则相应降低。

表2 大功率白光LED的结温T，在亮度衰减70%时与寿命的关系T，(℃)Life(小时)T，(℃)Life(小时)25234，0008529，50030191，0009025，70035157，0009522，30040129，00010019，50045107，00010517，1005090，00011015，1005575，00011513，3006064，00012011，7006554，00012510，5007046，0001309，3007539，0001407，5008034，0001506，000集成式LED光源散热设计：(1)光源的散热结构：大功率的LED模块，采用特殊的绝缘陶瓷基板代替传统的PCB 板，将LED产生的热量能够迅速通过陶瓷基板传导至散热板，并通过散热板和灯具散热(见下图)。

根据傅立叶导热公式立叶导热公式：以25颗LED芯片、约30W功率的集成式光源为例，LED芯片面积约1mm2，因陶瓷基板非常薄，则芯片与陶瓷基板的导热密度为q1=Q/A=30/5×5×10-6=1.2×106 W/㎡接触处的导热膏的导热率为3.0W/(m.k),平均厚度为δ=0.03mm,则陶瓷基板与芯片间的温度差为△T1=(q1×δ)/λ=(1.2×106×0.03×10-3)/3=12℃陶瓷基板尺寸为直径30mm的圆，则导热铝板与陶瓷基板的导热密度为q2=30/(π15×15×10-6)=(2/15π)×106 W/㎡接触处的导热膏的导热率为3.0W/(m.k),平均厚度为δ=0.03mm,则陶瓷基板与导热铝板间的温度差为△T2=(q2×δ)/λ=(2/15π)×106×0.03×10-3 /3=4.2℃由此可见，导热铝板与LED结温相差16.2℃，考虑制造误差，按导热铝板比LED 结温低18-20℃计算，所以，要使光源寿命(光衰到70%)在30000小时，LED导热板的温度应低于60℃。

灯具的散热结构: 超大功率LED散热板直接与灯具外壳接合，并在灯具的外壳上增加散热筋，以增加散热面积，使LED的工作温度满足其要求，以保证寿命和光衰的要求。

下表为GGE802-SL2X30W LED光源装入灯具内实测的温度值时间输入电压环境温度导热铝板底部温度灯体内空间温度灯体外表面(散热片底部)20分后220V/50Hz28℃56℃33℃45℃1时后220V/50Hz29℃62℃38℃50℃3时后220V/50Hz30℃65℃42℃52℃5时后220V/50Hz32℃66℃43℃53℃7时后220V/50Hz30℃66℃42℃53℃8时后220V/50Hz29℃65℃41℃52℃由此可见，LED路灯在环境温度为30℃左右时，导热铝板的温度稳定在65-66℃，此时LED结温应在85℃左右，根据表2可查出，此路灯LED光源的理论的使用寿命(光衰到70%)为29500小时。

集成式LED路灯配光问题LED为180度定向发光，配光如下图：传统光源有60%以上的光线要通过二次或二次以上反射才能达到配光要求，而LED则只有30%的光线通过二次反射，LED灯具效率要高于传统光源配光问题通过将精确设计的塑料透镜直接封装在LED芯片上得以很好的解决，并且减少原来在LED上加透镜的加工误差(误差值仅为0.1mm)。

其配光曲线如下：其次，灯具的散热问题通过直接散热结构和对流散热结构解决。

(1)直接散热结构：将LED的铜柱与灯体外壳之间通过导热片直接贴在一起，实现了LED的铜柱与灯体外壳之间通过导热片直接散热，因此从LED芯片到空气的传热过程只通过三层阶段，散热效果好。

经测试用相同的LED、相同的材质，这种直接散热结构下的LED芯片比传统的散热结构的LED芯片低了3-5%(结构如下图)。

1、灯体(散热器) 3、LED散热铜柱(封装件) 4、LED芯片5、透镜注：铜柱与芯片间涂有耐高温、高导热率的硅胶根据上面的傅立叶公式，因LED光源为分散式点阵排列，30颗LED的分布面积与1颗LED相应成倍增加，以单颗LED芯片、约1W光源计算，则温升与30颗相同，LED芯片面积约1mm2，导热铜柱尺寸为φ4mm，则芯片与铜柱的导热密度为q1=1/1×1×10-6=106 W/㎡接触处的导热膏的导热率为3.0W/(m.k),平均厚度为δ=0.03mm,则导热铜柱与芯片间的温度差为△ T1=(q1×δ)/λ= (106×0.03×10-3 )/3=10℃考虑制造误差，LED底部导热铜柱应比LED结温低13-15℃，所以，要使光源寿命(光衰到70%)在30000小时，根据表2可知，LED导热铜柱的温度应低于65℃。

导热铜柱尺寸为φ4mm，则灯体(散热器)与导热铜柱的导热密度为：q2=1/π2×2×10-6=(0.25/π)×106 W/㎡接触处的导热片的导热率为3.0W/(m.k),平均厚度为δ=0.3mm,则灯体(散热器)与导热铜柱间的温度差为△T2=(q2×δ)/λ=( (0.25/π)×106×0.3×10-3 ) /3=7.96℃由此可见，灯体(散热器)与LED结温相差17.96℃，考虑制造误差，按灯体(散热器)比LED结温低20-22℃计算。