（转）高功率发光二极管（LED）系统中的热设计考虑

robert928

高功率发光二极管（LED）系统中的热设计考虑
PatrickPrendergast
与白炽钨丝灯泡不同，高功率发光二极管（LED）不产生热辐射，而由其PN结向LED封装上的散热片（thermalslug）进行热传导。由于通过传导方式扩散，LED产生的热量进入空气的通路较长且成本较高。在LED系统中，热传导通路由结点至散热片热阻、散热片至电路板热阻、电路板至散热器热阻、散热器至环境空气热阻组成。钨丝灯泡的散热通路则直接通向空气：始于灯丝至玻璃的热阻，终于玻璃至空气的热阻。
发光二极管拥有寿命长、效率高、色彩输出灵活多样等优点，为建筑与娱乐照明应用提供了出色的解决方案。发光二极管的色彩输出具有可编程的特性，也就是说，由多LED组合或混合而成的系统可以创造出不同的色彩。液晶显示器（LCD）背光就是发光二极管色彩混合应用之一。在这种应用中，多色发光二极光可在色温为6500K时创造出白光。
高端背光液晶显示器在显示过程中要求满足精确的色彩匹配。为了达到这个目的，热设计和光设计必须进行优化以相互适应。经优化的光学设计使用一只颜色传感器在发光二极管发热、冷却或老化时维持色彩的高度精确。当结温改变时，发光二极管也会随之改变，因此必需使用颜色传感器。

338

好资料，热设计方面是应该多学习的。要补一补！

大概看了一下这个LED系统热设计考虑的附件，说说我的认识吧。

与白炽钨丝灯泡不同，高功率发光二极管（LED）不产生热辐射，而由其PN结向LED封装上的散热片（thermalslug）进行热传导。由于通过传导方式扩散，LED产生的热量进入空气的通路较长且成本较高。在LED系统中，热传导通路由结点至散热片热阻、散热片至电路板热阻、电路板至散热器热阻、散热器至环境空气热阻组成。钨丝灯泡的散热通路则直接通向空气：始于灯丝至玻璃的热阻，终于玻璃至空气的热阻。

大家都知道，散热有三种方式，导热，对流，辐射。第一页说：（LED）不产生热辐射，辐射一般在有强迫对流的时候经常不考虑，在温差比较小的时候不考虑，但并不能说没有，LED内部体积小，各处温差很小，所以说辐射对散热影响很小，但不能说“不产生热辐射”吧。

在这种应用中，多色发光二极光可在色温为6500K时创造出白光。

第1页第2段中，介绍用6500K色温，不知道这种LED有没有9300的。我们显示器好像国内用的色温是9300，有些老外眼晴蓝些，所以会用6500吧。大家可以在自己电脑显示器上看看当前选的色温是多少。呵呵，不太清楚LED是怎么做的。当然它不能像显示器可以切换色温。只能是别的类别用另一种色温吧。

热失控
当LED温度升高时，亮度就会降低，这是颜色传感器技术面临的主要问题。由于颜色传感器传回较低的光强度水平，处理器就试图通过强力驱动LED来增加各LED的光强度，从而导致功率消耗增大，LED产生的热量也随之增加。由于LED产生的热量增加，结温和光强度相应降低，又促使处理器强力驱动LED，直至LED到达热极限并最终失效。不对热量进行监控或管理的颜色传感器反馈系统就面临着此类热失控问题。

这不是恶性循环吗：LED温度升高---->亮度降低------>处理器强力驱动LED光强度----->功率消耗增大---->温度继续上升---->>管子BYEBYE有一些器件好像都有这个问题，不过国外有些大的半导体厂商，好像能做出负反馈的方式。来稳定比如电压啊，热的.



随便写几句吧，后面好多理论公式，好久没看那些传热的书了。哪天再翻一下，再来和大家交流交流！

[本帖最后由338于2007-7-1211:25编辑]

chinaxiayu

你是从事LED方面的开发还是应用？

我主要的工作是LED在移动照明领域的应用。

看来以后要经常向你请教了。

cys119

还真的不错!

338

上面随便写了几句看贴心得,欢迎大家也一起来讨论讨论你的看法。

都是个人理解，难免有错误的地方，等你来拍砖哦！！！！！！！！！

zy_n

有没有在生产过程中温度引起亮度衰减怎么处理

vince1981

1。针对LED不产品热辐射的一个主要原因是他的光普分布基本在可见光范围内，所以没有红外光，所以没有热辐射。当然LED的紫外光也非常少。
2。对于白光LED等发光颜色基本为“白光”的光源用色品坐标可以准确地表达该光源的表观颜色。但具体的数值很难与习惯的光色感觉联系在一起。人们经常将光色偏橙红的称为“暖色”，比较炽白或稍偏兰的称为“冷色”，因此用色温来表示光源的光色会更加直观。对与色温，主要是从黑体辐射过来的，一般在色坐标上单色光没有色温一说，而对与白光，因为是三基色的混合光，所以在用色坐标表示的时候，我们通常还来看他的色温，色温底表示，红色占的比例高，一般暖白就是这样的，色温高，表示蓝色占比例高，一般冷白就是这样表示的。目前LED的白光主要有2中途径来获得：1，红，绿，蓝混合2，在蓝色的芯片上添加黄色荧光粉（这个也是最主要的）。
对于色温9000K的白光肯定有的，但是你基本上人眼出来的是色彩偏蓝了。
备注：PhilipsLumiledsoffersthefullspectrumofwhitelightingfrom2760K-10,000K.Ourproductofferingofcool-white,neutral-whiteandwarm-whiteLEDsenablelightingdesignersandspecifierstocreatelightingsolutionswithconsistentcolortemperatures.
3。LED温度升高一般会影响流明输出，其实这个也就是反映了在什么样的结温和电流下对应的流明输出。单纯的说温度升高，亮度就会降低这个显然是不准确的，因为当电流增加时，结温是增加的，同时亮度也会增加，但是光的衰减会变快！

cliffcrag

呵，楼上的朋友对LED和颜色很有研究哦。

我对颜色最不感冒了，以前关于在显示成像方面学习了一点色彩知识，全还给老师了。

另外对红绿是色盲，很多颜色都区分不清楚，郁闷郁闷！

vince1981

斑竹过奖了，其实我也不是学光学的，只是做LED的可靠性工作，会涉及到这些，当然这些也都是浅显的知识，如果大家有什么光学的问题，我不能回答，我可以帮你找出答案，我身边有不少光学的专家朋友同事。

cliffcrag

原帖由vince1981于2007-7-2817:07发表
斑竹过奖了，其实我也不是学光学的，只是做LED的可靠性工作，会涉及到这些，当然这些也都是浅显的知识，如果大家有什么光学的问题，我不能回答，我可以帮你找出答案，我身边有不少光学的专家朋友同事。

呵呵，那好，有vince1981这句话就好了，以后大家有关光学和LED可靠性问题，都可以去麻烦一下vince1981大侠了。。