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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。

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，环境空气的温度为T,散热垫底部的温

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度为T（T＞T＞T。

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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R（LED的热阻）、散热垫传导到PCB面层敷铜层的热阻为R、P传导到环境空

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气的热阻为R,则从管芯的结温T传导到空气T的总热阻R与各热阻关系为：R=R+R+R

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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R=0，则上式可写成：R=R+R

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散热的计算公式

若结温为T、环境温度为T、LED的功耗为P,则R与T、T及P的关系为：R=（T－T）

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/P(1)

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式中P的单位是W。P与LED的正向压降V及LED的正向电流I的关系为：P=V×I

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