六.系統(tǒng)的熱阻

　　各部分的導(dǎo)熱能力也可以用系統(tǒng)的熱阻來(lái)說(shuō)明，一個(gè)LED燈具的結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖9。

　　圖9. LED燈具的散熱結(jié)構(gòu)圖

　　從圖中可以看出，LED芯片所產(chǎn)生的熱，從它的金屬散熱塊出來(lái)，先經(jīng)過(guò)焊料到鋁基板的PCB，再通過(guò)導(dǎo)熱膠才到鋁散熱器。而要定量地了解LED芯片的散熱過(guò)程，最好利用熱阻的概念。熱量就好像電荷，熱量流動(dòng)起來(lái)就好像電流，流動(dòng)的過(guò)程中會(huì)遇到阻力，就好像電阻，在這里我們稱之為熱阻。熱阻的單位為每瓦多少度(°C/W)，也就是每流過(guò)1瓦的功率會(huì)上升多少度。如果知道所需耗散的功率，又知道其熱阻，就可以知道它的溫升是多少。熱阻越大，熱量越流不動(dòng)，溫升就越高，熱阻越小，熱量流動(dòng)越快，溫升就越小。圖中表明熱量從LED芯片流出到空氣需要經(jīng)過(guò)很多不同的熱阻：

　　Rj1：從芯片到安裝底板的熱阻(也就是芯片的熱阻)

　　Rj2：焊料的熱阻

　　Rj3：鋁基板的熱阻

　　Rj4：導(dǎo)熱硅膠的熱阻

　　Rj5：從散熱器到空氣的熱阻

　　所以從芯片到空氣的總熱阻就應(yīng)該是：

　　Rja=Rj1+Rj2+Rj3+Rj4+Rj5

　　只要知道從芯片到空氣的全部熱阻，就可以根據(jù)需要耗散的功率Pd，計(jì)算出結(jié)溫來(lái)，知道了結(jié)溫也就可以知道其壽命了。

　　假定環(huán)境溫度為Ta，那么結(jié)溫為：

　　Tj = Pd(Rj1+Rj2+Rj3+Rj4+Rj5)+Ta

　　然而實(shí)際的LED燈具，從LED芯片到空氣所經(jīng)過(guò)的熱阻要遠(yuǎn)比這個(gè)多很多，例如，通常薄膜印制板是安裝在鋁基板上，鋁基板再安裝到鋁散熱器上，其間還要涂上導(dǎo)熱膠，導(dǎo)熱膠的厚度很難估計(jì)，而且其中還有殘存的氣隙。對(duì)于采用熱管的燈具，則還要考慮熱管和散熱鰭片之間的空隙和導(dǎo)熱膠的熱阻等問(wèn)題。

　　而且最難估算的是Rj5，也就是散熱器到空氣的熱阻。這牽涉到很多有關(guān)對(duì)流和輻射的散熱機(jī)制問(wèn)題。

　　需要注意的是在計(jì)算LED的散熱時(shí)，經(jīng)常犯的一個(gè)錯(cuò)誤是把LED的全部功率當(dāng)成是其耗散功率Pd。例如，一個(gè)1W的LED，其正向電壓是3.3V，正向電流是350mA。于是就把這二者的乘積1.155瓦作為其耗散功率。這是錯(cuò)誤的。因?yàn)檫@只是其輸入功率，而不是其耗散功率。有一部分輸入功率變成了有用的光發(fā)射出去了。需要作為熱來(lái)耗散的那部分，應(yīng)當(dāng)是輸入功率減去以有用光的形式發(fā)射出去的那部分，才是需要作為熱而耗散的那部分。不過(guò)這部分比較難計(jì)算。一般來(lái)說(shuō)，因?yàn)長(zhǎng)ED的發(fā)光效率有所不同，而這個(gè)耗散功率也有所不同。一般來(lái)說(shuō)，可以作如下的近似：發(fā)光效率為100lm/W，其耗散功率應(yīng)為70%輸入功率，對(duì)于上面所說(shuō)的1W的LED，也就是1.155x0.7=0.8W變成無(wú)用的熱需要散發(fā)出去。