应用简介AB05
热设计使用
LUXEON功率光源
介绍
丽讯
功率光源提供最高的光输出与任何光源的体积最小
发光二极管（LED ）的美誉。这是因为，在某种程度上，以LUXEON突破性的散热设计。
LUXEON是第一个LED解决方案，从分开的散热和电气路径，吸引更多的热量带走
射极芯和显著减少热阻。其结果是， LUXEON包处理
比同类LED的显著更多的权力。 LUXEON的更大，更明亮的发射器连同其
独特的高功率能力提供体积小，坚固耐用封装的巨大数额。此，在
反过来，提供照明设计了一个独特的机会，探索新的设计和产品理念，并
提高质量，节能，安全和寿命
现有的产品。
照明设计师与LUXEON功率光源的工作确实需要考虑潜在的一些
不熟悉的因素，如温度上升对光学性能的影响。适当的散热设计
必须保持所述LED发射器封装低于其额定工作温度。此应用程序
注会协助设计工程师提供热管理策略。
我们建议您花时间敲定之前，开发你的应用程序的热模型的
设计。丽讯定制设计指南提供了有关运行温度的重要细节
每个LED发射器封装。一旦你确定你的目标温度，热模型可以让你
要考虑的因素，例如尺寸，散热片的类型的影响，并且
指数
通风要求。
照明设计师需要为额外的热开发支持
管理问题会找到充足的资源。热管理
行业沿着电子设计方面的进步成长。该
在结束本文档提供了热分析资源部分
一个有用的介绍了一些行业资源。
简介。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 .1
最低散热器要求0.2
热建模。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 0.2
热模型4的输入/输出
散热器表征
. . . . . .4
情牵散热器。 。 。 。 。 。 0.7
最佳实践散热设计0.8
评估你的设计
. . . . . . . . .8
验证方法。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 0.11
最低散热器的要求
装在铝，金属芯的所有LUXEON产品
印刷电路板（ MCPCB ，也称为2级产品）
可以点亮的开箱即用，但我们不建议
照明洪水超过几秒钟没有
附加的散热器。
作为一项规则，使用LUXEON功率光源产品应用
源需要安装到正确的热散热器
管理所有运行条件。根据不同的
应用程序，该散热器可以是简单的平面，
铝板。
丽讯星线和环产品包括发光二极管
安装在铝基板的各种配置（参见
LUXEON产品指南） 。
这些产品有1
2
of
每个发射器MCPCB 。所述铝基板作为一个电除
连接，以及一个热散热器接口。虽然我们
推荐使用一个额外的散热片，这些产品
可以在25℃下进行操作，而不之一。在MCPCB可以得到
非常热（ 70 ℃）无散热片。使用合适的
预防措施。
甲LUXEON洪水应安装到散热器之前
被照射时间超过几秒钟。扁平
铝板具有约36的区域中
2
（ 6" X 6" X
当在25℃下操作0.0625"厚）是足够的。
在接合处产生的热量从模具沿行进
以下简化散热路径：路口一决高下，
塞登上和电路板到环境空气中。
对于涉及多个曲面之间的传导系统
和材料，该热路径的简化的模型是一个
系列热电阻的电路，在图1A中，如图所示。该
总热阻（ RΘ
J A
）的应用程序的可
表示的各电阻之和
从结点的热路径到环境（式2） 。该CORRE
应的各电阻元件的热路径
示于图1B 。每个物理组件
相应的温度节点之间的阻力何在。
P
d
= V
F
* I
F
T
连接点
R
Θ
-S
T
弹头
RΘ
S-B
T
板
R
Θ
B-A
T
环境
图1A 。串联电阻热计
热建模
热建模的目的是预测结
温度（ TJUNCTION ） 。字"junction"指的pn
该半导体管芯内的交界处。这是该区域
其中创建和发射的光子的芯片。您
可以找到每一个建议的最大价值
LUXEON产品在你的数据表。本节介绍
如何确定所述结点温度为给定APPLI
阳离子使用的热模型。
T
连接点
T
弹头
MCPCB
散热器
DIE
芯片粘接
环氧树脂
T
板
T
A
图1B 。发射器切去
A.热阻模型
其中一个主要的数学工具使用
热管理设计的热阻（ RΘ ） 。
热敏电阻被定义为温度的比值
差为相应的功率损耗。该
总体RΘ
交界处的环境（J一）
的LUXEON功率光源
加一个散热器在等式1中定义：
热阻公式1.定义
公式2热阻模型
RΘ
交界处的环境
= RΘ
结弹头
+ RΘ
塞板
+ RΘ
环境局
其中：
RΘ
结弹头（J S）
R
Θ
连接点
环境
=
Δ
T
连接点
环境
P
d
RΘ
弹头委员会（ S B ）
其中：
ΔT
= T
连接点
T
环境
(°C)
P
d
=耗散功率（ W）
P
d
=正向电流（IF ） *正向电压（Vf ）
RΘ
环境局（ B A ）
=模具RΘ连接结合
死亡和塞材料接触
该芯片连接。
=环氧树脂的RΘ结合蛞蝓
与板料相接触
环氧树脂。
=该表面的结合RΘ
热之间的接触或粘合剂
散热器和电路板和散热器
到环境空气中。
散热设计采用LUXEON功率光源应用简介AB05 （ 6/06 ）
2
式（3） ，从式（1）衍生的可用于
计算出的LUXEON装置的结温。
式（3）结温的计算
LED发光二极管
1
2
T
连接点
LED发光二极管
3
4
LED
N
R
Θ
结弹头
…
…
T
板
R
Θ
板环境
T
连接点
= T
A
+ (P
d
)(RΘ
J A
)
其中：
T
A
=环境温度
P
d
=耗散功率（ W） =正向电流
(I
f
） *正向电压（V
f
)
RΘ
J A
=热阻结到环境
T
弹头
R
Θ
弹头-board
…
T
环境
图2.并行热阻模型
多重发射器产品
LUXEON光B.热阻
来源
在LUXEON功率光源，飞利浦Lumileds公司OPTI
得到优化的结对板散热路径以减少
热阻。一个LUXEON的热阻
发射器（未安装在铝基板，也称为第1级）是
由代表RΘ
S
.
的LUXEON功率光源的热阻
（MCPCB安装，也被称为级别2 ）表示由
RΘ
B
等于：
RΘ
B
= RΘ
S
+ RΘ
S B
对于RΘ典型值示于表2中。
表2 LUXEON典型热阻
LUXEON功率
光源
R
(R
Θ
B
)
MCPCB
安装
LEVEL 2
该RΘ
B
所述多个发射器阵列是通过使用获得的
并联电阻方程式：
1
1
1
=
+
...
+
Total_Array_R
Θ
连接点
板
LED(1)_R
Θ
连接点
板
LED （ N） _R
Θ
连接点
板
所有的并联电阻，可以假定相等的，所以
该方程变为：
1
N
=
共有_阵_
Θ
连接点
板
LED发射器_ _
Θ
连接点
板
或：
公式4多个发射器单管
热电阻的关系
输入描述
LUXEON发射器
R
(R
Θ
B
)
MCPCB
安装
LEVEL 1
Total_Array_R
Θ
连接点
板
=
LED发射器_ _
Θ
连接点
板
N
蝙蝠（各种颜色）
朗伯
（绿色，青色，
蓝色，皇家蓝）
朗伯（红，
红橙色，琥珀色）
17
° C / W
15
° C / W
其中：
LED发射RΘ
接线板
= RΘ
结弹头
+ RΘ
塞板
发射器的N =数
例如，在一个LUXEON线，还有12的发射器，
N = 12 。丽讯线采用的是蝙蝠发射器;因此，
在整个阵列RΘ
B
是： （ 17 ° C / W） / 12 = 1.42 ° C / W 。
在整个阵列RΘ
交界处的环境（J一）
为LUXEON线为：
Total_Array_ RΘ
交界处的环境
=1.42 + RΘ
环境局
该阵列的总耗散功率必须在任何calcu使用
当使用办法第十四一整个阵列的热阻模型。
该阵列的总耗散功率为V的总和
F
* I
F
所有
发射器。
多重发射阵列的公式5热阻
20
° C / W
18
° C / W
° C / W = °摄氏度（ ΔT ） /瓦（P
d
)
注：请参考最新的数据表RΘ
S
和R'
B
多LUXEON的C.热阻
制品
多发射极的总系统的热电阻
LUXEON产品，如LUXEON线环或
多星可以使用并行确定
如图2所示。在这种热阻模型
模型中，每个发射器是由单个，并联表示
热阻。
整个阵列
Θ
J A
=
Δ
T
P
_总
其中：
ΔT
= T
连接点
T
环境
(°C)
P
D_total
=总阵列耗散功率（ W）
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3
热输入/输出
模型
你可以使用一个热模型来预测结脾气
ATURE （T
J
）为你的应用程序。本节讨论设置
对于一个最大的T一个目标
J
以及在右边的变量
下面的公式3的右侧。您可以使用变量
热模型控制的因素在你的应用程序设计。
T
连接点
= T
环境
+ (P
d
)(RΘ
交界处的环境
)
表1.最大热额定值。
参数
最大
LED结温
铝芯PCB温度
存储/工作温度：
没有光学LUXEON产品
（星星/ C）
LUXEON产品具有光学
（星/ O线，环）
120
105
40至105
对于结温A.设置限制（T
J
)
良好的散热设计采用了基于三个TJ限制
因素：
1.
光输出和T
J
上升
2.
色彩偏移和T
J
上升
3.
可靠性
请教
LUXEON定制设计指南
进行更详细的
在光输出和色移上升，科技信息
J
.
1.光输出随温度上升
发光二极管遇到的光输出的可逆损失的T
J
增加。较低的T
J
保持，更好的发光
该产品的效率（即，更好的光输出）。光
从红色，橘红色和琥珀色发射器输出（基于
的AlInGaP LED技术）是增加更敏感
结温比其他颜色。
与温度相关的光输出损失的一例
上升发生在交通信号。这是简单的复古信号
配有LED光源可能没有考虑充分的热
耗散。随着气温白天上升，信号
可能会变暗。重新设计的信号屋提供的气流
冷却部件缓解这种情况。
图表上的LUXEON产品数据表将帮助你
确定基于所述光输出所需要的最大的TJ
您的应用程序的求。
2.色移温升
发射器的颜色可以稍微转移到更高的波长和T
J
上升。移值量化这种影响被包括在
LUXEON定制设计指南。红色，橙红色和
琥珀色发射器是最敏感的这种效果，
虽然人眼对颜色的变化更敏感
在琥珀区域。这种效应的重要性取决于
关于应用程序的颜色范围的要求。如果
让色彩范围非常小，你需要考虑
对色彩偏移设置你的最大的T时，
J
的目标。
3.基于可靠性的温度额定值
为确保LUXEON功率光源的可靠运行
消息人士透露，观察的绝对最大额定值热
在表1中最大的T提供的发光二极管
J
基于
在硅封装的允许热应力
围绕着死亡。
40至75
B.评估环境温度条件
设计者必须考虑到最大的环境
温度（T
A
）的LUXEON功率光源将EXPE
磨练在其生命周期。在大多数情况下，您可以使用产品
的标准来确定最坏情况下
A
。否则，使用
代表最大的T
A
测量。请注意
在环境温度下应包括的其他来源
热如电子或加热，由于太阳暴晒。
C.功率耗散
耗散功率（P
d
）可以被确定为正向
电压（V
f
）发射时间的正向电流（I的
f
） 。该
功率发射的可见光（约10％）的部分是negli
gible的散热设计。
D.添加散热片建模
该RΘ
B一
RΘ组件
J A
（参见图1A）表示
散热器和附接接口。责任
来选择合适的热的散热器的热阻，
RΘ
B一
，在于使用该产品的工程师。一种方法
选择RΘ
B一
在下面的实施例进行说明。
许多资源存在，以协助本次评选。有些
在这个文件的最后的参考资料部分中列出。该
以下部分提供了额外的指导，帮助您
确定你的应用程序最合适的散热器。
散热器表征
数据图表的说明A.
1.测试设置
我们测试的LUXEON一些典型的散热器配置
明星和洪水包括翅片和扁平的散热片。
我们使用了以下测试条件：无（或天然）
对流环境无风扇（图3A，3B ，3C和
3D）和强制对流在小风洞（图3E） 。
测试的LUXEON星没有光学。光学做
不影响RΘ
B
的LUXEON发射器;不过，
根据不同的取向，它们可能会影响到对流
流过连接的散热器。
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4
垂直支撑
FINS
垂直
图3。A.翅片水平对齐。
图3.B.翅片垂直。
绝缘泡沫
2.散热器特性的图表格式
下面的图表（图4至9）旨在指导
设计工程师在选择的尺寸和热式
水槽所需的应用程序。该图表25毫米
在图4隔开的发射器至8示RΘ
B一
在y轴上
相对于在x轴上每个发射器需要散热区。该
图表为在图9中密集地隔开的发射极示出RΘ
B一
相对于所需的散热区域为整个阵列。散热器
类型和测试设置（图3A到3E）在引用的
标题和每个图表的讨论。
散热片尺寸3.定义
下面的图表量化散热片尺寸在两个方面。该
长期"exposed表面area"的总和所有表面
散热器暴露于对流。该"footprint area"
量化散热器的投影面积，如图
如下图所示。
一个鳍散热片可以容纳更多的暴露面积在
比一台散热器给出脚印。
脚印区
扁平散热器
图3.C.扁平水平对齐。
图3.D.扁平垂直。
风洞
风扇
HS散热片平行
强制空气流
图3.E.翅片水平对齐。在风洞
我们测试了两种类型的散热器的：肋片的散热片和扁平
板。所有的散热片是铝，它通常是
由于其优异的热导率最好的选择和
准备好，成本低的可用性。我们测试了几种不同的大小
平板散热片和两个大小翅片散热器。
我们测试了在自由对流一些样品既面向
水平方向和垂直方向上，如示于图3B，3C
和3D 。
翅片式散热器是在一个小的风洞测试
括在一个控制量。图3E显示了强制
空气成立。我们使用相同的一组向上表征
在自由对流翅片散热器通过转动风扇关闭
（图3A） 。
我们暂停了鳍散热片，使空气能流通
它的下面。
我们使用机械紧固件安装的LUXEON明星。
散热器的安装表面是平滑的并
轻轻擦拭。我们没有使用导热硅脂。
我们进行了所有的测试在一个密闭容积中测试盒，以控制
自由对流，并提高重复性。我们所做的所有
测量在稳态条件。初始环境
条件为：标称25 ° C，但周围的彩画
TURE随着发光二极管达到稳定状态
温度。
鳍式散热器
B.散热器表征图表25毫米
滴头间距
当LUXEON二极管隔开至少25毫米的间隔，
每个作为一个离散的热源。在图4中的图表
8将帮助您调整散热器的LUXEON星线
和环以及定制板与个别发射器
间距25mm或更远。这些图也应该是
表征散热片的定制电路板有帮助
发射间隔密集20毫米。对于主板更多
密集的间隔发射器，使用图表中的C部分的
在图4至图8示出RΘ以下
B一
与散热区
在应用程序中每个发射器所需。
35.00
THETA B-A （ ℃/ W）
30.00
25.00
20.00
15.00
10.00
5.00
0.00
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
FOOT PRINT AREA （ =暴露的表面积） - 中
2
R
2
= 0.9798
扁平散热器， 0.09"英寸（2.3毫米）水平上的绝缘泡沫
在图3C中设置。
实线：数据的线性拟合
图4.
Θ
环境局
每个发射器与脚印区
散热设计采用LUXEON功率光源应用简介AB05 （ 6/06 ）
5
QQ：2881677436 复制
