原創：?唐深?51CAE

引言

LED (Light Emitting Diode，發光二極管) 是一種將電能轉換為光能的固體發光器件，其工作過程中只有10%～40%的電能轉換成光能，其余的電能幾乎都轉換成熱能，使LED的溫度升高。LED溫升是LED性能劣化及失效的主因。

在大功率LED中，散熱是個大問題。若不加散熱措施，則大功率LED的燈芯溫度會急速上升，當其結溫上升超過最大允許溫度時（一般是150°C），大功率LED會因過熱而損壞。因此在大功率LED燈具設計中，最主要的設計工作就是散熱設計。

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溫度對LED性能的影響

LED組件的許多性能特征都會受到工作溫度的影響，某些性能特征經歷的變化是可恢復的，比如光輸出、顏色和電壓，而其他性能特征，比如使用壽命，因工作溫度過高而出現的性能降低，則是不可恢復的。若超過最大工作溫度規格（通常為150°C結溫），則可能對LED造成永久性或災難性破壞，因此，必須保證LED在低于該限值的溫度下工作。

• 1）光輸出 高結溫會造成光輸出下降，這種下降是可恢復的。隨著結溫升高，LED的光輸出降低，便當LED冷卻后又會恢復；

• 2）顏色 隨著結溫升高，所有LED的顏色都會偏移；

• 3）電壓 隨著LED結溫的升高，正向電壓降低；

• 4）可靠性 任何LED的可靠性都與結溫直接相關。結溫越高，LED的壽命越短。

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LED熱功率計算

當電流流過半導體芯片的結時，LED會產生可見光。不過，LED效率達不到100%，大量流經LED的功率都以熱的形式輸出。在正常工作條件下，大約50%到60%的輸入功率以熱的形式輸出，而剩余的輸入功率則轉換成光。為保守起見，假定LED將輸入功率的25%轉換成光，將輸入功率的75%以熱的形式輸出。 下面方程式顯示了如何計算熱功率。

計算實例

某型號LED芯片的前向電壓如下表? ?

?可支持的前向電流范圍如下表??

?假如產品設計電流為2.0A，則LED芯片的最大熱功率為 0.75*(2.80+4.00+3.50+3.50)V*2.0A=20.7W。 一般來說，仿真需要評估壞情況下（最大熱功率）熱設計方案的散熱性能，因此，前面得到的LED最大熱功率可作為仿真分析的熱功耗輸入條件。

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小結

溫度是LED照明設備性能的一個重要影響因素，不僅僅影響其預期工作壽命而且決定其工作性能。如果想通過CFD仿真的方式對散熱設計方案進行評估，LED的熱功率是必不可少的輸入參數，本文詳細介紹了LED熱功率計算的方法，可供LED散熱設計與仿真工程師參考。

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總結

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