大功率cob led的导热问题及解决方案(有更新)

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1、 卓尤集团为您提供专业的导热方案技术支持 谢斌 13502826443 email: COB LEDCOB LED 越来越多被 LED 灯厂家接受 内,散热的问题如何解决?首先是热量如何导出 可以直接上螺丝如何固定到散热器上?采用粘接剂可以解决导热问题和安装问题吗 1 COB LED 的热传导途径 热阻 thermal resistance(单位是/W 到的热阻称为导热热阻。下图为一个 COB LED参照串联电路中电阻的公式,热的传递Rja=Rjc+Rcb+Rbh+Rba 其中,Rja为从发光二极管的结到室温的热阻 Rjc是发光二极管的结到陶瓷基板的热阻 Rcb是 COBLED 陶瓷基板与散热

2、器接触面间的热阻 Rbh是散热器接的热阻, 则,结温 Tj=Rja*P+Ta= 其中,Ta 为环境温度2 Rjc 的影响 在设计 LED 的散热方案时, 必须要保证 的 CXA2530 最高 Tj 为 150C,通常厂家会给出 LED 的功率为 30W 时,Tj=Tc+0.8*30=Tc+24 Tc126C ,当然越低越好。而这也就是在3界面材料的热阻影响 对于热流经过的截面积不变的平板,导热热阻为 向的截面积,k 为平板材料的热导率。由此可以计算界面材料产生的热阻 例如:采用 4.0W/m*K 导热率的硅脂,涂抹在 Rb=0.2*10-3m/(20*24*10-6m2)*4.0W/m*K=0

3、.104K/W 对 30w COB LED, 温升 30*0.104=3.125 K 对 50w COB LED, 温升 50*0.104=5.20 K卓尤集团为您提供专业的导热方案 http:/13502826443 email: COB LED 的导热问题的导热问题 灯厂家接受,使用 COB 最常遇到的问题是,这么大的功率集中于很小的面积 首先是热量如何导出,采用什么样的界面材料好呢?而 采用陶瓷基板封装 采用粘接剂可以解决导热问题和安装问题吗? 或 K/W)的定义为:当热量在物体内部以热传导的方式传递时 COB LED 的应用图示, 热的传递所受的热阻(即单位功率的温升)为 为从发光二

4、极管的结到室温的热阻, 发光二极管的结到陶瓷基板的热阻,通常厂家会给出相应的数据, 陶瓷基板与散热器接触面间的热阻,通常由界面导热材料决定 ,也是用于设计散热器的重要参数。 Tj=Rja*P+Ta= (Rjc+Rcb+Rbh+Rba)*P+Ta 为环境温度,Tj 为结温,P 为 COB LED 的功率。 必须要保证 LED 的结温必须要低于满足家厂给出的最高的 Tj 通常厂家会给出 Rjc 的值,Cree 的 CXA2530 的 Rjc 为 0.8C/W Tj=Tc+0.8*30=Tc+24 C. 反之,如果要满足 Tj150C 的要求,陶瓷基板上的温度 而这也就是在 COB LED 灯的设计

5、中热设计要达到的目标。 导热热阻为 L/(kA) 。其中 L 为平板的厚度,A 为平板垂直于热流方 由此可以计算界面材料产生的热阻 涂抹在 20mm*24mm 的面积上,0.2mm 厚度 6m2)*4.0W/m*K=0.104K/W .125 K 50*0.104=5.20 K http:/ 这么大的功率集中于很小的面积 采用陶瓷基板封装,不当热量在物体内部以热传导的方式传递时,遇, 通常由界面导热材料决定, Tj 要求, 比如 Cree C/W,也就是说,当 陶瓷基板上的温度为平板垂直于热流方卓尤集团为您提供专业的导热方案技术支持 谢斌 13502826443 email: 下表为列出了针对

6、不同功率的 COB LED 在界面会造成的温差。以 30w LED 为例, 系数的硅脂,热阻为 0.369 度/w, 界面温差 /w, 界面温差为 3.32. 在在这这里里解解释释一一下下如如何何选选择择取取散散热热以 CITIZEN 的 CLL032-1212A5-50 COB L 微调大一点驱动电流,可工作于 30w. 供应 点的温差为 24. 如果我们为了保证一定 那么在焊接点上测到的温度就不可以高于 差(以 1.5w/m*K 导热系数为例)为 11.8 与散热器上的温差不应超过 90-30=60,就 内,即散热器的热阻为 2/w. 下面几张图是常用的几种 LED 灯散热卓尤集团为您提供

7、专业的导热方案 http:/13502826443 email: COB LED,在不同功率的工作条件下,采用不同导热系数 ,涂抹面积为 19mm*19mm,涂抹厚度为 0.2mm,采用 差为 11,而采用 5.0w/m*K 导热系数的硅脂时,热热器器。 LED 为例,这个 LED 正常工作于 720mA 时,前向电 应商给出的结点到焊接点的热阻为 0.8/w, 也就 定时间内的光衰要求,将 LED 结点的工作温度设定为 于125-24=101.而COB与散热器之间界面在填充了 ,这样到散热器的温度就不应超过 90,如果室 就需要选择一个散热器能将 30w 的热量散出的同时热的参数, htt

8、p:/ 数的导热硅脂时, 用 1.5w/m*K 导热 ,热阻为 0.111 度电压为 36.6V,稍 就是说结点到焊接 为不超过 125, 了导热硅脂后的温 室温为 30, 室温 时温差在 60以图 A 卓尤集团为您提供专业的导热方案技术支持 谢斌 13502826443 email: 我们可以看到图示中的 A60 散热器的器的热阻为 4.5/W, PAR30 散热器的热阻的热阻为 1.9/W,而另外一个采用了热管为达到上面的 30 COB LED 的工作温度而如果采用导热系数为 5.0w/m*K 的导热硅 在相同的室温条件下,散热器的热阻要求卓尤集团为您提供专业的导热方案 http:/135

9、02826443 email: 的热阻为 7/w, MR16 散热器的热阻为 10/W, 图阻为 2.25/W,图 C 中一个体积为 125mm*95mm 纯管的散热器的热阻为 1.49/W. 度的要求,应选择图 C 中体积为 125mm*95mm 纯被硅脂, 界面温差为 3.3, 散热器上的最高温度可以为 求为(97-30)/30=2.23/W,这时就可以选用图 B 中的http:/ 图 B 图 C 图 B 中 PAR20 散热纯被动铝制散热器被动铝制散热器。 为 101-3.3=97, 的 PAR38 作为散卓尤集团为您提供专业的导热方案技术支持 谢斌 13502826443 email

10、: 热器。这里的例子试图说明导热硅脂的导热 热系数的提升对系统散热的影响越大一些 下表根据不同的 Rjc 和功率,计算出的允许的最大的 器的热阻。实际上,当散热器的热阻要求由上表可以发现,在大功率 COB LED 别还是很大的,进而对 COB 与散热器上的温差造成很大的不同 硅脂,造成的温差有 6.5C 度的差别,而 80w 客户想尽方法去散热,如果采用不合适的界面材料4卓尤针对 COB LED 的导热问题提供的解决方案 4.1 PAKCOOL TG-200 系列高性能导热硅脂卓尤集团为您提供专业的导热方案 http:/13502826443 email: 热系数为散热系统设计的影响。实际上

11、,LED 的功 些。 计算出的允许的最大的 Tc。在完全没有界面温升的理想条件下要求的散热 当散热器的热阻要求小于 2C/W 时,不得不采用主动式散热。 COB LED 的应用中,采用不同导热系数的导热硅脂造成的接触面热阻的差 与散热器上的温差造成很大的不同。比如,50w 情况下,5.0 与 80w 情况下, 5.0 与 2.0 导热系数的硅脂,造成 10C 如果采用不合适的界面材料,会造成最终的散热效果达不到要求。 的导热问题提供的解决方案 系列高性能导热硅脂 http:/ 功率越大,硅脂导完全没有界面温升的理想条件下要求的散热采用不同导热系数的导热硅脂造成的接触面热阻的差 与 2.0 导热

12、系数的 10C 度的差别。当卓尤集团为您提供专业的导热方案技术支持 谢斌 13502826443 email: 配合 COB LED 的安装支架,卓尤的高性能导热硅脂可以适用于所有功率范围4.2 PAKCOOL TC-200-AD 系列双组份导热硅胶 剪切强度是胶体抗御滑移的能力,用来表征胶粘剂自身内聚强度和胶连建立后的稳定程度 PAKCOOL TC-200-AD 系列双组份导热硅胶在提供高导热性能的同时 COB LED 直接粘接在散热器上。卓尤的 TC 达 10N, 特别适用于 COB 模块与散热器间的粘贴 便返修。 剪切强度的单位换算 1kg/cm2=9.8N/cm2 4.3 PAKCOO

13、L TC-100 系列单组份潮气固化导热硅胶 卓尤的 TC-100 系列导热粘合剂具有高导热系数 省掉安装支加及上螺丝进行固定的工序。卓尤集团为您提供专业的导热方案 http:/13502826443 email: 卓尤的高性能导热硅脂可以适用于所有功率范围。 系列双组份导热硅胶 用来表征胶粘剂自身内聚强度和胶连建立后的稳定程度 系列双组份导热硅胶在提供高导热性能的同时,具有一定的剪切强度 TC-2xx-AD 系列为粘接强度增强型,每平方厘米的无底涂剪切强度可 模块与散热器间的粘贴, 但又不象普通粘接剂那样粘上后完全无法撬开系列单组份潮气固化导热硅胶 系列导热粘合剂具有高导热系数,高粘接强度

14、/剪切强度的特点。采用导热粘合剂 。卓尤的 TC-100 系列导热粘合剂是用潮气固化的,固化时间稍长http:/ 用来表征胶粘剂自身内聚强度和胶连建立后的稳定程度。卓尤的 具有一定的剪切强度,可用于直接将 每平方厘米的无底涂剪切强度可 但又不象普通粘接剂那样粘上后完全无法撬开, 非常方采用导热粘合剂,可以 固化时间稍长。 卓尤集团为您提供专业的导热方案技术支持 谢斌 13502826443 email: 4.4 实验 我们用 Rohm 的 LBL40CE-30NXA1 COB TG-250 为界面材料,界面温差为 3.9C 度和 4.7C 度。 导热和散热电子行业所面临日趋严重的问题 一种。 卓尤集团为您提供专业的导热方案 http:/13502826443 email: 30NXA1 COB 器件进行了实测,将 COB 器件驱动到 36W,分别采用 度和 3.0 度,驱动到 47W 时,采用 TG-250 为界面材料导热和散热电子行业所面临日趋严重的问题。但是通常情况下,解决导热和散热问题的途径并非只有http:/ 分别采用 TG-240 和 为界面材料,界面温差为解决导热和散热问题的途径并非只有

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