大功率led灯珠1W需要多大的散热面积
大功率的LED 1W需是35平方厘米/W散热体,根据散热公式:S=0.7gp,其中g在标准状况下取50,p是指发光功率,所以即可。
大功率LED是指拥有大额定工作电流的发光二极管。普通LED功率一般为0.05W、工作电流为20mA,而大功率LED可以达到1W、2W、甚至数十瓦,工作电流可以是几十毫安到几百毫安不等。由于目前大功率LED在光通量、转换效率和成本等方面的制约,因此决定了大功率白光LED短期内的应用主要是一些特殊领域的照明,中长期目标才是通用照明。
铝的导率系数是237W/MK,
导热系数是指在稳定传热条件下,1m厚的
材料
,两侧表面的温差为1度(K,°C),
在1秒内,通过1平方米面积传递的热量,用λ表示,单位为瓦/米•度,w/m•k(W/m•K,此处的K可用℃代替)
1平方米的铝片功率P=237W/ML×35×1÷导热片厚度
这个是这换热器能够稳定换热的计算方法。
计算得出:1W推荐:300平方毫米
前几年,各种白光LED照明灯具主要是采用小功率Φ5白光LED来做的。如1~5W的灯泡、15~20W的管灯及40~60W的路灯、投射灯等。这些灯具使用了几十到几百个Φ5白光LED,生产工艺复杂、可靠性差、故障率高、外壳尺寸大,并且亮度不足。为改进上述缺点,这几年逐步采用大功率白光LED来替代Φ5白光LED来设计新型灯具。例如,用18个2W的白光LED做成的街灯,若采用Φ5白光LED则要几百个。另外,用一个1.25W的K2系列白光LED,可做成光通量为65lm的强光手电筒,照射距离可达几十米。若采用Φ5白光LED来做则是不可能的。
用大功率LED做的灯具其价格比白炽灯、日光灯、节能灯要高得多,但它的节能效果及寿命比其他灯具也高的多。如果在路灯系统及候机大厅、大型百货商场或超市、高级宾馆大堂等用电大户的公共场所全部采用LED灯具,其一次性投资较高,但长期的节电效果及经济性都是值得期待的。
目前主要采用1~3W大功率白光LED作照明灯,因为其发光效率高、价格低、应用灵活。
大功率LED的散热问题
LED是个光电器件,其工作过程中只有15%~25%的电能转换成光能,其余的电能几乎都转换成热能,使LED的温度升高。在大功率LED中,散热是个大问题。例如,1个10W白光LED若其光电转换效率为20%,则有8W的电能转换成热能,若不加散热措施,则大功率LED的器芯温度会急速上升,当其结温(TJ)上升超过最大允许温度时(一般是150℃),大功率LED会因过热而损坏。因此在大功率LED灯具设计中,最主要的设计工作就是散热设计。
另外,一般功率器件(如电源IC)的散热计算中,只要结温小于最大允许结温温度(一般是125℃)就可以了。但在大功率LED散热设计中,其结温TJ要求比125℃低得多。其原因是TJ对LED的出光率及寿命有较大影响:TJ越高会使LED的出光率越低,寿命越短。
图1是K2系列白光LED的结温TJ与相对出光率的关系曲线。在TJ=25℃时,相对出光率为1;TJ=70℃时相对出光率降为0.9;TJ=115℃时,则降到0.8了。
表2是Edison公司给出的大功率白光LED的结温TJ在亮度衰减70%时与寿命的关系(不同LED生产厂家的寿命并不相同,仅做参考)。
在表2中可看出:TJ=50℃时,寿命为90000小时;TJ=80℃时,寿命降到34000小时;TJ=115℃时,其寿命只有13300小时了。TJ在散热设计中要提出最大允许结温值TJmax,实际的结温值TJ应小于或等于要求的TJmax,即TJ≤TJmax。
大功率LED的散热路径.
大功率LED在结构设计上是十分重视散热的。图2是Lumiled公司K2系列的内部结构、图3是NICHIA公司NCCW022的内部结构。从这两图可以看出:在管芯下面有一个尺寸较大的金属散热垫,它能使管芯的热量通过散热垫传到外面去。
大功率LED是焊在印制板(PCB)上的,如图4所示。散热垫的底面与PCB的敷铜面焊在一起,以较大的敷铜层作散热面。为提高散热效率,采用双层敷铜层的PCB,其正反面图形如图5所示。这是一种最简单的散热结构。
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TJ,环境空气的温度为TA,散热垫底部的温度为Tc(TJ>Tc>TA),散热路径如图6所示。
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RJC(LED的热阻)、散热垫传导到PCB面层敷铜层的热阻为RCB、PCB传导到环境空气的热阻为RBA,则从管芯的结温TJ传导到空气TA的总热阻RJA与各热阻关系为:
RJA=RJC+RCB+RBA
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RCB=0,则上式可写成:
RJA=RJC+RBA
散热的计算公式
若结温为TJ、环境温度为TA、LED的功耗为PD,则RJA与TJ、TA及PD的关系为:
RJA=(TJ-TA)/PD (1)
式中PD的单位是W。PD与LED的正向压降VF及LED的正向电流IF的关系为:
PD=VF×IF (2)
如果已测出LED散热垫的温度TC,则(1)式可写成:
RJA=(TJ-TC)/PD+(TC-TA)/PD
则RJC=(TJ-TC)/PD (3)
RBA=(TC-TC)/PD (4)
在散热计算中,当选择了大功率LED后,从数据资料中可找到其RJC值;当确定LED的正向电流IF后,根据LED的VF可计算出PD;若已测出TC的温度,则按(3)式可求出TJ来。
在测TC前,先要做一个实验板(选择某种PCB、确定一定的面积)、焊上LED、输入IF电流,等稳定后,用K型热电偶点温度计测LED的散热垫温度TC。
在(4)式中,TC及TA可以测出,PD可以求出,则RBA值可以计算出来。
若计算出TJ来,代入(1)式可求出RJA。
这种通过试验、计算出TJ方法是基于用某种PCB及一定散热面积。如果计算出来的TJ小于要求(或等于)TJmax,则可认为选择的PCB及面积合适;若计算来的TJ大于要求的TJmax,则要更换散热性能更好的PCB,或者增加PCB的散热面积。
另外,若选择的LED的RJC值太大,在设计上也可以更换性能上更好并且RJC值更小的大功率LED,使满足计算出来的TJ≤TJmax。这一点在计算举例中说明。
各种不同的PCB
目前应用与大功率LED作散热的PCB有三种:普通双面敷铜板(FR4)、铝合金基敷铜板(MCPCB)、柔性薄膜PCB用胶粘在铝合金板上的PCB。
MCPCB的结构如图7所示。各层的厚度尺寸如表3所示。
其散热效果与铜层及金属层厚如度尺寸及绝缘介质的导热性有关。一般采用35μm铜层及1.5mm铝合金的MCPCB。
柔性PCB粘在铝合金板上的结构如图8所示。一般采用的各层厚度尺寸如表4所示。1~3W星状LED采用此结构。
采用高导热性介质的MCPCB有最好的散热性能,但价格较贵。
计算举例
这里采用了NICHIA公司的测量TC的实例中取部分数据作为计算举例。已知条件如下:
LED:3W白光LED、型号MCCW022、RJC=16℃/W。K型热电偶点温度计测量头焊在散热垫上。
PCB试验板:双层敷铜板(40×40mm)、t=1.6mm、焊接面铜层面积1180mm2背面铜层面积1600mm2。
LED工作状态:IF=500mA、VF = 3.97V。
用K型热电偶点温度计测TC,TC=71℃。测试时环境温度TA = 25℃.
1.TJ计算
TJ=RJC×PD+TC=RJC(IF×VF)+TC
TJ=16℃/W(500mA×3.97V)
+71℃=103℃
2.RBA计算
RJA=(TC-TA)/PD
=(71℃-25℃)/1.99W
=23.1℃/W
3.RJA计算
RJA=RJC+RBA
=16℃/W+23.1℃/W
=39.1℃/W
如果设计的TJmax=90℃,则按上述条件计算出来的TJ不能满足设计要求,需要改换散热更好的PCB或增大散热面积,并再一次试验及计算,直到满足TJ≤TJmax为止。
另外一种方法是,在采用的LED的RJC值太大时,若更换新型同类产品RJC=9℃/W(IF=500mA时VF=3.65V),其他条件不变,TJ计算为:
TJ=9℃/W(500mA×3.65V)+71℃
=87.4℃
上式计算中71℃有一些误差,应焊上新的9℃/W的LED重新测TC(测出的值比71℃略小)。这对计算影响不大。采用了9℃/W的LED后不用改变PCB材质及面积,其TJ符合设计的要求。
PCB背面加散热片
若计算出来的TJ比设计要求的TJmax大得多,而且在结构上又不允许增加面积时,可考虑将PCB背面粘在"∪"形的铝型材上(或铝板冲压件上),或粘在散热片上,如图10所示。这两种方法是在多个大功率LED的灯具设计中常用的。例如,上述计算举例中,在计算出TJ=103℃的PCB背后粘贴一个10℃/W的散热片,其TJ降到80℃左右。
这里要说明的是,上述TC是在室温条件下测得的(室温一般15~30℃)。若LED灯使用的环境温度TA大于室温时,则实际的TJ要比在室温测量后计算的TJ要高,所以在设计时要考虑这个因素。若测试时在恒温箱中进行,其温度调到使用时最高环境温度,为最佳。
另外,PCB是水平安装还是垂直安装,其散热条件不同,对测TC有一定影响,灯具的外壳材料、尺寸及有无散热孔对散热也有影响。因此,在设计时要留有余地。
具体的要根据你工程设计的来算,市场一般都是50cm平方每W (计算的是表面积)如3.5cm*3.5cm的铝板 。
需要手电筒头部那么大面积。
1W的Led很热要加电阻吗?要多大的电阻?谢谢!
20CM,
一个led灯珠多少瓦
1、一个小功率的led灯珠约0.06w,中功率的led灯珠约0.3W,大功率的就不一定了,1W、5W、100w的都有。2、根据使用场地来选择需要的瓦数。比如卫生间使用的led灯泡应该再10w,酒柜之类的筒灯可选用1w或3w,厨房和客厅就选用15w。3、在购买的时候,通过眼睛观察下灯体的做工,一般大品牌工厂出来的产...
led路灯1瓦是多少电流
LED路灯的功率是指单位时间内消耗的电能,单位是瓦特(W)。而电流是指单位时间内通过导体的电荷流动,单位是安培(A)。要计算LED路灯1瓦对应的电流,需要知道电压和电阻的关系。LED路灯通常使用直流电源供电,常见的电压为12V或24V。假设使用12V的电压供电,LED路灯的功率为1W,我们可以使用欧姆定律来计算...
led灯珠一个多少瓦
3、大功率的有1W、3W、5W、10w、100w。
led灯珠一个多少瓦
1、0.5W-1W 中功率LED灯珠的功率通常都是在0.5瓦到1瓦之间。这种类型的LED灯珠在照明领域中被广泛使用,例如家庭照明、商业照明等。总的来说中功率LED灯珠以其高亮度、节能环保的特点,在照明领域中得到广泛应用,它们的亮度高于低功率LED灯珠,可以提供更好的照明效果。高功率LED灯珠:1、1W-3W 高...
怎么判断led灯珠瓦数
25瓦或者1瓦,这些灯珠通电之后发光的强度不是特别厉害,大功率的LED灯珠,能够达到10瓦、15瓦等。2、通过价格来判断,大功率LED灯珠价格就稍微贵一些,小功率的灯珠价格就便宜。3、数LED灯珠的数量,看LED灯珠成品,看里面有多少颗LED灯珠,如5W天花板,里面有5颗灯珠,一般一颗灯珠1w。
led灯珠一个多少瓦
1、中功率的LED灯珠0.1W-0.2W。2、大功率的LED灯珠可以达到1W、5W、20W、100W等。3、LED灯珠是一种发光二极管,其基本结构包括支架、晶片、银胶、环氧树脂等部分。LED灯珠的发光原理是其内部的半导体材料在电场的作用下,将电能转化为光能。瓦特(简称瓦)是国际单位制中功率单位,符号为W。表示在一...
1W的led光源的光通量是多少?
1wled灯的光效0.8lm/W,光通量是80lm;80wled灯的光效100lm/W,光通量也是8000lm;达到同样的光通量,光效越高,功率越低,也就越省电。一般目前16w的LED日光灯1400lm,光通量还是新的40W的荧光灯光通量高点,但按照度是led日光灯高,荧光灯360°发光,部分靠支架反光,光损失很大,LED日光灯发光...
1W的LED灯珠3.2-3.4V的350毫安的,3个串联起来,用12v到14V的电压,应该...
您好 可以计算:1、1w led 设计按60%工作电流300*60%=180mA;2、电阻功率匹配:电阻最大电流5\/20=250mA>180mA 3、压降验算:14v\/led3.4v:电阻压降14v-3.4*3=3.8v ,电流3.8v\/20=190mA满足。14v\/led3.2v:电流验算(14v-3.2*3)\/20=220mA(300mA*73%)满足 12v\/led3.4v:(...
使用0.5w单片LED灯与使用单片1wLED灯的变压压有何区别?
使用0.5w和1w的LED灯的主要区别在于它们所需的电流和电压。因为1w LED灯具有更高的功率,所以它需要更高的电压和电流来提供足够的能量。这也意味着,为单片1w LED灯提供电力的变压器需要具有更高的功率和电压输出,以满足其能量需求。另一方面,使用0.5w LED灯的电路所需的电流和电压较低,因此变压器...
现在好的1w的led灯珠可以做到什么参数了
现在好的1w的led灯珠可以做到以下参数:光通量:80-90Lm;90-100Lm;100-110Lm 测试参数:350mA 3.2-4.0V 使用条件:300mA 发光角度:140° 色温:6300-7000=K(正白)3050-3250=C(暖白)4150-4500=G(自然白)LED英文为(light emitting diode) ,LED灯珠就是发光二极管的英文缩写简称LED,...
牢怜酚磺: 散热面积越大越好,一般经验值35平方厘米/W,也有的说50平方厘米/W
西青区19328296971: LED灯珠1W散热面积 - ?
牢怜酚磺: 这个具体的根据芯片的铝基板大小和应用区域,一般led 1w的散热器在1-4 c㎡ 1w的功率很小,散热面积很小的啦
西青区19328296971: 请问大功率LED的散热标准是多少,我们如何选用散热? - ?
牢怜酚磺: 辐射散热涂料可以帮助你把LED灯杯内面的温度降温5-8度.“R= LED封装热阻,一般封装的热阻在选择了LED后就不变了”,一般人都是这么认为,但是,稍做一些测试,就会发现,这种说法是错误的.最短的散热路径,最畅通的散热通道...
西青区19328296971: 50w大功率led需要多大散热片 - ?
牢怜酚磺: 50w大功率led效率大约是25%. 发热量:50*(1-25%)=37.5W 如果允许温升20度,散热片有效面积要大于0.4 m2.
西青区19328296971: 大功率LED 每瓦需要多大铝质的散热面积 - ?
牢怜酚磺: 25c㎡
西青区19328296971: 功率150w的LED散热如何计算需要多大的表 - ?
牢怜酚磺: 千瓦小时一度电,150瓦的功率,工作一个小时耗电量就是0.15度,连续工作6.6个小时耗电量大约是一度,连续工作24个小时耗电量就是3.6度.
西青区19328296971: 10W的LED灯珠须要多大面积散热片?谢谢 - ?
牢怜酚磺: 天花射灯:这是9W的,里面有9颗1W的大功率led灯珠,直径大概11.8厘米 投光灯:这是10W的大功率集成LED灯珠,一颗灯珠10W,看上面显示的长度就可以知道散热片面积多大了 深圳鸿熙照明为您解决跟LED产品有关的问题.
西青区19328296971: 我想知道LED散热怎么计算的 - ?
牢怜酚磺: 大功率LED的散热问题: LED是个光电器件,其工作过程中只有15%~25%的电能转换成光能,其余的电能几乎都转换成热能,使LED的温度升高.在大功率LED中,散热是个大问题.例如,1个10W白光LED若其光电转换效率为20%,则有8W...
西青区19328296971: 请问3014灯珠达1W的散热和1W大功率灯珠的散热对比,哪种散热面积需求更大,一般相差多大 - ?
牢怜酚磺: 3014灯珠与大功率灯珠相比,Junction to case 热阻大,使用相同的散热器,结温会比大功率的大;要达到相同的结温3014灯珠散热面积要大一些;具体大多少,可以用散热仿真软件模拟,不过果在规格书的SPEC内,可以正常使用.
西青区19328296971: 15W大功率LED Par灯需要的散热表面积为多大??
牢怜酚磺: 唉,隔行如隔山呀,怎么扯到风扇上面去了!呵呵~ 你说的这个15W的PAR灯,我估计是PAR38系列的咯,很简单的计算,每1W散热面积需要50cm², 你的15W的LED实际散热可能只有12~13W,所以咯,13*50cm²=650cm²,而且需要注意的是 这个表面积不包括LED本事的面积,也就是说PRA灯上视图,我们肉眼所能看到的除掉LED面积, 其余表面积你得设计到650cm². 采纳吧兄弟!