LED路灯散热性能的实验探讨

　　实验方法由测试原理可知，首先测量LED路灯的K系数。然后根据所测得的K系数得出LED路灯工作时的稳态结温，进而计算出热阻。K系数这是结温定量测量的关键。选定测试电流IM后，将大功率LED路灯置于恒温箱中，使其处于不同的恒定温度场中（10100℃），测量不同结温下器件的正向电压，拟合出K。结温将额定加热电流IH（2.8A）加到LED两端，使其产生自加热，至稳定的工作状态时，迅速用测量电流IM取代加热电流IM加到LED两端，快速点测此时LED的正向电压Vf，计算出结温。

　　热阻实验采用铜―康铜热电偶对铝基板及散热器翅片的关键特征点进行了测量，由于样品芯片由80颗1W芯片采用10串8并的混联结构，芯片X方向每排有10颗芯片，Y方向每列有8颗芯片，为了验证散热器散热的均衡性，实验在X、Y方向各选两条翅片翅片A、B、C、D，每条翅片上分布九个测试点进行温度测试。四条翅片的温度分布趋势较为一致，且不同翅片同一个位置的温度相近，而同一条翅片沿径向和横向的温差也较小，说明翅片温度分布较为均匀。

　　实验测得散热器翅片的平均温度为54.8℃，基板的平均温度为67.6℃。当路灯达到热平衡状态后，测得测试电流下样品正向电压Vf=18.220V，据前面得到的K系数，可得样品的稳态结温为86℃。

　　根据上述热阻模型公式，可得出样品PN结到环境总热阻为0.875℃／W，其中PN结到基板的热阻为0.288℃／W，基板到散热器的热阻为0.2℃／W。不难看出，样品散热器到环境之间的热阻较大，约占总热阻的一半，在30℃的环境温度中工作时，样品翅片的平均温度在50℃以上，两者温差较大，散热器不能有效快速地将热量传递到空气中，这有可能是因为翅片与空气进行自然对流散热，换热系数较小的缘故，有必要对其改进。由于大功率LED外部热沉的尺寸不允许太大，更不可能容许以加电风扇等方式主动散热，因此只有通过提高路灯内部封装材料的热导率和优化散热器的结构来加强散热。目前，在新的封装结构和材料出现前，优化LED器件的热沉散热仍是提高散热水平的关键。