LED 的散熱設計科譜-UV LED濤源光電

1. LED散熱設計的目的
在設計使用LED 的產品時, 必須注意可能產生的熱量
LED 可使用的溫度由結溫(Tj)來定義, 如結溫Tj 高于最大值的話，可能會導致顯著的亮度衰減, 或甚至引致其
他故障(例如由于斷線而造成死燈等)，故此請勿在超過結溫Tj 最大值的情況下使用。
另外，盡可能降低結溫可以延長產品的壽命。
基于以上原因，在使用LED 時，散熱設計是非常重要的。
本指引將介紹有關LED 在散熱設計上的一些思路。
2. 有關LED 熱量的流向
有關LED 所產生的熱量， 其流向可以用圖1 來說明。
芯片的熱會經由固晶，電極，焊接部位的錫,以及電路板等傳到周邊的空氣。
從LED 芯片發出的熱以熱阻(℃/W)來表示,，以下兩條為計算結溫Tj 的公式。
使用從LED 芯片到周邊空氣的熱阻Rthj-a 時：
 
Tj = Ta + Rthj-a × W ① 
?Ta：環境溫度（℃） 
?Rthj-a：LED 芯片到周邊空氣的熱阻（℃／W） 
?W：輸入功率（＝IF×VF）（W） 
 （※IF：順電流（A）、VF：順電圧（V））
 
 （2）使用從LED 芯片到負極焊腳位的熱阻Rthj-s 時：
 
Tj = Ts ＋ Rthj-s × W ② 
?Ts：負極焊腳位的溫度（℃） 
?Rthj-s：由LED 芯片到Ts 測試點的熱阻（℃／W） 
?W：輸入功率（＝IF×VF）（W） 
（※IF：順電流（A）、VF：順電圧（V））
3. Tj 的計算方法
(要計算結溫Tj,的方法分為兩類 (A) 測量Ts 溫度并以其計算出Tj ；(B) VF 測定法。 以下將作詳細說明。
 
 (A)測量Ts 溫度計算出Tj 
(1)如圖3所示將LED的Ts測溫點(負極)與熱電偶連接并點燈, 然后測量當到達熱平衡狀態時的Ts, If, Vf值。
※各產品的Ts 測溫點及熱阻Rthj-ｓ并不一樣。詳細請參閱本公司有關產品的規格書。
為使熱電偶對釋放熱量的影響減到最少, 請盡量使用較細的熱電偶。 
并建議以焊錫將熱電偶接到測溫點上。
4.LED有關散熱設計 
產品設計上，提高散熱能力(將整體熱阻減低，
能有效降低工作時結溫Tj。
設計時可參考以下幾項建議。
(A)電路板材質的選擇
(B)優化電路板上的銅箔面積
(C)優化LED 的配置方式(LED 間距) 
(D)使用散熱片
 以下就各項目作詳細說明。
（A）電路板材質的選擇
電路板種類繁多, 好圖6 所示, 大約分為樹脂,, 金屬 或陶瓷幾類。
（D）使用散熱片
于電路板背面加上散熱片能提高散熱效果。
以下表3 有安裝散熱片與否的對照測試結果。
從這測試結果亦指出因為有散熱片，令Rthj-a，Tj 也降低,. 
另外，于底板與散熱片之間的接合位置, 加入傳熱能力高的雙面貼, 散熱片, 又或是散熱膏能使其散熱效果
更佳.。 圖11 為散熱片接合方法的例子。
5. 總結
希望憑借本指引所介紹的散熱設計案例，能為各位在產品設計上，更有效地發揮LED 的效能，提高可靠性，
生產出性能更穏定的產品。

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