功率LED热设计关键之如何针对热阻进行热管理
众所周知，LED的发光特性与其工作条件有很大关系。应用在LED上的前向电流是主要的影响因素，电流越高，LED产生的光通量也越多。令人感到遗憾的是，LED是由一个恒定的电流源进行驱动的，当 LED的温度上升时，它的光输出也会急剧下降。图1所示的是常见的 LED 基本参数对于输出光谱的影响。此外，本图也说明了 LED的效率和发光颜色也会在峰值波长处发生偏移。
LED 热特性的重要性
由于 一体成型电感LED 的光输出会随着温度发生变化， 所以良好的热管理是功率LED照明应用的一个重要问题。通过降低LED的温度，我们可以使其保持较高的效率。在实际的应用环境中，LED温度越低，其输出的流明也越多。
这就意味着在LED在实际应用中， 其结点至环境的真实热阻是LED照明设计的一个重要因素。令人感到遗憾的是，不同LED供应商提供的产品热阻和其它与温度相关的特性参数五花八门。因此，不同的热标准机构也已经开始进行LED热管理的相关标准制定工作。现今，JEDEC JC15协会正在起草一部关于LED热阻测量的新标准。此外共模电感，国际照明协会（International Lighting Committee）成立了两个新的技术协会（TC-2-63 和 TC-2-64），以处理LED热方面的问题。在这些协会之间逐渐达成了一个共识，那就是供应商在采用公式1计算LED热阻时， 必须考虑实际的光功率Popt （换而言之， 辐射光通量） ：
公式中 LED前向电流和前向电压（IFxVF）的乘积是LED工作所需要的电功率，∆Tj是 LED的结温变化量。
当确定 LED热阻的时候忽略光功率会得到比 LED实际应用更低的热阻。如果 LED照明设计师使用这些数据去计算 LED灯的光输出量，其结果是他们的设计往往无法满足实际的光输出量的要求。实际情况中的热阻会更高，相应地LED结温也会更高。由此，实际 LED 照明设备发出的光通量会比预期要低。 获取 L贴片电感器ED实际的热特性数据是成功设计LED的关键。
热特性：仿真和物理测试
热仿真可以帮助设计师了解他们LED产品的散热状况。 因为 LED 光源发出的热量一般都通过自然对流的方式进入到周围环境中，CFD分析工具是用以确定不同贴片电感设高频电感计方案散热性能所必须的。
图 2显示了在 JEDEC 标准自然对流测试环境中的一个改进MR16 LED灯的热仿真结果。
为了建立精确的热仿真模型，所以必须确定实际应用中的LED热阻值。实际应用中的LED热阻值通常可以由 Tr3ster 等测量仪器完成。 Tr3ster 是 Mentor Graphics MicReD团队开发的产品。图3 是图 2中 LED热测试所使用的测试设备。
图 4是由 Tr3ster 热瞬态测试仪测量得到的LED结温和 Zth的关系曲线。这个测试结果可以被用于获得LED导热路径上的详细结构信息，这里所指的导热路径主要是指LED的 PN 结至环境之间的热量传递路径。这些详细的结构信息以热阻和热容的关系曲线形式描述。这类曲线也被称之为结构函数。结构函数可以帮助设计师确定整个LED散热设计的每一部分的热阻，其中包括了 LED 结点，TIM，散热器或者照明设备。
图 5显示了整个LED 照片设备中结点至环境总热阻的 50%是由于LED自身所引起的。结构函数不仅仅能帮助结构分析（例如，die attach失效探测） ，而且可以帮助生成封装元件动态的简化热模型。这类简化模型可以直接被 CFD软件所使用。 （一些半导体供应商也已经开始提供它们产品热性能的瞬态模型）
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