LED结温计算
《大功率LED结温与热阻测量研究》
《大功率LED结温与热阻测量研究》一、引言随着LED技术的不断发展，大功率LED已成为现代照明领域的重要应用之一。
然而，由于大功率LED在工作过程中会产生大量的热量，其结温与热阻的测量成为了影响其性能和寿命的关键因素。
因此，本文旨在研究大功率LED结温与热阻的测量方法，为LED的优化设计和应用提供理论依据。
二、大功率LED结温与热阻的基本概念结温是指LED芯片内部PN结的温度。
在大功率LED的工作过程中，由于电能的转换和光能的辐射，会产生大量的热量，使得LED结温升高。
而热阻则是描述LED器件在单位时间内单位体积所产生热量对结温上升的阻碍能力。
因此，了解大功率LED 的结温与热阻，对于提高其性能和延长其寿命具有重要意义。
三、结温与热阻的测量方法（一）结温的测量方法1. 光学法：通过测量LED的光参数，如光通量、色温等，间接推算出结温。
该方法简单易行，但精度较低。
2. 电学法：通过测量LED的电学参数，如正向电压、反向电流等，结合LED的电热转换关系，计算出结温。
该方法精度较高，但需要一定的专业知识和设备。
3. 热像仪法：利用红外热像仪直接测量LED表面的温度分布，从而推算出结温。
该方法具有较高的测量精度和空间分辨率。
（二）热阻的测量方法1. 稳态法：通过在特定条件下使LED达到稳态工作状态，测量其结温和环境温度，计算热阻。
该方法简单易行，但需要较长时间达到稳态。
2. 瞬态法：通过在较短的时间内对LED施加一定功率的电脉冲，测量其温度变化，从而计算热阻。
该方法测量时间短，但需要较高的技术水平和设备精度。
四、实验设计与实施（一）实验材料与设备实验所需材料包括大功率LED器件、热电偶、温度传感器、数据采集器等。
实验设备包括恒流源、加热装置、红外热像仪等。
（二）实验步骤1. 将大功率LED器件固定在加热装置上，并连接恒流源和温度传感器。
2. 逐渐增加LED的工作电流，同时记录其工作状态下的电压、电流等电学参数以及通过红外热像仪测得的表面温度数据。
led结温与焊盘温度
LED结温与焊盘温度引言LED（Light Emitting Diode）是一种能够将电能转化为光能的半导体器件，具有高效率、长寿命、低功耗等优点，广泛应用于照明、显示、通信等领域。
在LED的工作过程中，结温和焊盘温度是两个重要的参数，它们对于LED的性能和寿命有着重要的影响。
本文将深入探讨LED结温与焊盘温度之间的关系，包括两者的定义、测量方法、影响因素以及对LED性能的影响等方面，旨在帮助读者更好地理解LED的工作原理和性能特点。
一、LED结温的定义与测量方法1.1 定义LED结温是指LED芯片的结构件（例如芯片的PN结）的温度，是LED内部温度的一种表征。
它是影响LED性能和寿命的重要参数之一。
1.2 测量方法LED结温的测量方法有多种，常用的方法包括热电偶测温法、红外测温法和热像仪测温法。
•热电偶测温法：通过将热电偶焊接在LED芯片的底部，测量热电偶的温度来间接得到LED的结温。
这种方法测量简单、准确性较高，但对于封装较小的LED芯片不适用。
•红外测温法：利用红外测温仪测量LED芯片的辐射温度，然后通过校准和修正得到结温。
这种方法无需接触LED芯片，适用于各种封装形式的LED，但需要准确的校准和修正。
•热像仪测温法：使用热像仪对LED芯片进行热图像的采集和分析，可以直接得到LED芯片的结温。
这种方法非接触、快速、直观，但需要专业的设备和技术支持。
二、焊盘温度的定义与测量方法2.1 定义焊盘温度是指LED芯片的焊盘（即连接LED芯片和PCB板的金属焊盘）的温度，是LED外部温度的一种表征。
它是衡量LED散热性能的重要指标之一。
2.2 测量方法焊盘温度的测量方法与LED结温类似，常用的方法有热电偶测温法、红外测温法和热像仪测温法。
与LED结温测量相比，焊盘温度的测量相对简单，因为焊盘处于LED芯片的外部，可以直接接触或测量其辐射温度。
但同样需要注意校准和修正，以确保测量结果的准确性。
三、影响LED结温和焊盘温度的因素LED结温和焊盘温度受多种因素的影响，主要包括以下几个方面：3.1 电流LED的结温和焊盘温度随电流的增大而升高。
led的灯珠的结温
LED的灯珠的结温1. 介绍LED灯珠LED（Light Emitting Diode）是一种半导体器件，可以将电能转化为光能。
它具有高效、节能、寿命长等特点，因此被广泛应用于照明、显示和通信等领域。
在LED中，灯珠是最基本的发光单元。
2. 灯珠的结温概念灯珠的结温是指LED芯片内部的温度，也称为芯片结温或Tj。
它是衡量LED工作状态和性能稳定性的重要指标。
3. 影响灯珠结温的因素3.1 光通量光通量是指单位时间内从光源发出的光功率，单位为流明（lm）。
当光通量较大时，意味着LED芯片需要消耗更多的电能来产生更多的光，从而导致芯片温度上升。
3.2 散热设计良好的散热设计可以有效降低LED芯片的结温。
散热器、散热胶和散热风扇等散热装置可以帮助将芯片产生的热量迅速散发到周围环境中。
3.3 工作电流LED芯片的工作电流也会对结温产生影响。
较大的工作电流会导致芯片发热量增加，进而使得结温升高。
3.4 环境温度环境温度是指LED灯珠所处的周围环境温度。
较高的环境温度会导致LED芯片难以散热，从而使得结温升高。
4. 结温对LED性能的影响4.1 光衰当LED芯片的结温升高时，其光衰速率也会加快。
光衰是指LED光通量随时间逐渐减小的现象。
过高的结温会缩短LED灯珠的使用寿命。
4.2 光效光效是指单位功率下所发出的光通量。
当LED芯片工作在较低结温下时，其光效较高；而当结温升高时，光效则下降。
4.3 可靠性结温过高还会对LED芯片的可靠性产生负面影响。
过高的结温可能导致元器件老化、损坏或失效，从而降低LED灯珠的可靠性。
5. 结温的测试与控制为了确保LED灯珠的正常工作和稳定性能，需要对其结温进行测试和控制。
5.1 测试方法常见的结温测试方法包括接触式测量和非接触式测量。
接触式测量通常使用热电偶或红外测温仪，直接接触或瞄准LED芯片进行测量。
非接触式测量则利用红外热像仪等设备，通过检测LED芯片发出的红外辐射来估算结温。
LED散热计算公式详解..
LED散热计算公式详解..LT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。
K2系列白光LED的结温TJ与相对出光率的关系。
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。
：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。
热阻与结温问题
从计算的结果可以看到，同样的热源封装体，当与它连接的散热路径不同时，热源中心点到相同
测试点的热阻是不同的。三种结构的测试点温度和热阻交叉反算，得到的热源温度都与模拟计算结果 不符。比如，利用结构 1 算出 A 点的热阻是 34.5 W/℃，运用到结构 3，根据结构 3 的 A 点温度 91℃， 反算得到结构 3 的热源温度是 125.5℃。显然与结构 3 热源原本的温度 107.1℃不符。所以，对于类似 A 点或 B 点这样的温度测试点，得到的热阻值，只能应用到相同的结构。结构一旦改变，这些热阻值就 不再适用。
选择在热量主要流经的热沉底部。
所以，如果是像流明的这种 LED，如果用测试正极或负极温度，再用热阻值来计算结温，就是大 错特错了。
而如果是类似图 1 的贴片 LED，若厂商给出的热阻值是 Rth(J-H)，那么在正常使用时，就无法使用 H 点来测量温度。一般人会选择 S 点来测量温度。不过，这么做是错误的，利用 Rth(J-H)得到的结温自 然也就不可能正确。即使厂商给出的热阻值是结点到 S 点的，实际应用时也仍然会出现问题。后面会 谈到。
而运用公式（7），在实际应用方面有时比用公式（4）要方便一些。它不需要关心材料的细节问题， 只需测量宏观参数——温度、热功率就可以计算。将问题简化，对一般的应用容易实现测量。
但是，对绝大多数的实际情况，运用公式（7）也还是有困难的，甚至被错误应用。
下面举例做说明。
图 1 是 LED 封装结构的示意图。从 PN 结到其它各位置点 H、S 和 P 点的热阻都是不同的。即：
如果用公式（4）来计算热阻，涉及到材料的几何尺寸。对于结构简单、一维规则形状，还好处理。 对于不规则、三维的形状，计算就复杂了。现实情况中，热量的传递往往是三维的。这样，用公式（4） 来计算热阻就很复杂。需要采用有限元方法进行计算。计算量非常大。只能借助计算机来进行计算。 所以，公式（4）在物理上理解热阻的构成是方便的，但是定量计算通常却是不容易的。
LED结温是怎麼产生的
LED發熱的原因是因為所加入的電能並沒有全部轉化為光能，而是一部分轉化成為熱能。
LED的光效目前只有100lm/W，其電光轉換效率大約只有20~30%左右。
也就是說大約70%的電能都變成了熱能。
具體來說，LED結溫的產生是由於兩個因素所引起的。
1．內部量子效率不高，也就是在電子和空穴複合時，並不能100％都產生光子，通常稱為由“電流洩漏”而使PN區載流子的複合率降低。
洩漏電流乘以電壓就是這部分的功率，也就是轉化為熱能，但這部分不占主要成分，因為現在內部光子效率已經接近90％。
2．內部產生的光子無法全部射出到晶片外部而最後轉化為熱量，這部分是主要的，因為目前這種稱為外部量子效率只有30％左右，大部分都轉化為熱量了。
雖然白熾燈的光效很低，只有15lm/W左右，但是它幾乎將所有的電能都轉化為光能而輻射出去，因為大部分的輻射能是紅外線，所以光效很低，但是卻免除了散熱的問題。
1、什麼是LED的结温？LED的基本结构是一个半导体的P—N结。
实验指出，当电流流过LED元件时，P—N结的温度将上升，严格意义上说，就把P—N结区的温度定义为LED的结温。
通常由于元件芯片均具有很小的尺寸，因此我们也可把LED芯片的温度视之为结温。
2、产生LED结温的原因有哪些？在LED工作时，可存在以下五种情况促使结温不同程度的上升：a、元件不良的电极结构，视窗层衬底或结区的材料以及导电银胶等均存在一定的电阻值，这些电阻相互垒加，构成LED元件的串联电阻。
当电流流过P—N结时，同时也会流过这些电阻，从而产生焦耳热，引致芯片温度或结温的升高。
b、由于P—N结不可能极端完美，元件的注人效率不会达到100％，也即是说，在LED工作时除P区向N 区注入电荷(空穴)外，N区也会向P区注人电荷(电子)，一般情况下，后一类的电荷注人不会产生光电效应，而以发热的形式消耗掉了。
即使有用的那部分注入电荷，也不会全部变成光，有一部分与结区的杂质或缺陷相结合，最终也会变成热。
电压法LED结温及热阻测试原理
电压法LED结温及热阻测试原理近年来,由于功率型LED 光效提高和价格下降使LED 应用于照明领域数量迅猛增长,从各种景观照明、户外照明到普通家庭照明,应用日益广泛。
LED 应用于照明除了节能外,长寿命也是其十分重要的优势。
目前由于LED 热性能原因,LED 及其灯具不能达到理想的使用寿命;LED 在工作状态时的结温直接关系到其寿命和光效;热阻则直接影响LED 在同等使用条件下LED 的结温;LED 灯具的导热系统设计是否合理也直接影响灯具的寿命。
因此功率型LED 及其灯具的热性能测试,对于LED 的生产和应用研发都有十分直接的意义。
以下将简述LED 及其灯具的主要热性能指标,电压温度系数K、结温和热阻的测试原理、测试设备、测试内容和测试方法,以供LED 研发、生产和应用企业参考。
一、电压法测量LED 结温的原理LED 热性能的测试首先要测试LED 的结温,即工作状态下LED 的芯片的温度。
关于LED 芯片温度的测试,理论上有多种方法,如红外光谱法、波长分析法和电压法等等。
目前实际使用的是电压法。
1995 年12 月电子工业联合会/电子工程设计发展联合会议发布的>标准对于电压法测量半导体结温的原理、方法和要求等都作了详细规范。
电压法测量LED 结温的主要思想是：特定电流下LED 的正向压降Vf与LED 芯片的温度成线性关系,所以只要测试到两个以上温度点的Vf值,就可以确定该LED 电压与温度的关系斜率,即电压温度系数K 值,单位是mV/°C 。
K 值可由公式K=ㄓVf/ㄓTj求得。
K 值有了,就可以通过测量实时的Vf值,计算出芯片的温度(结温)Tj。
为了减小电压测量带来的误差,>标准规定测量系数K 时,两个温度点温差应该大于等于50 度。
对于用电压法测量结温的仪器有几个基本的要求：A、电压法测量结温的基础是特定的测试电流下的Vf测量,而LED 芯片由于温度变化带来的电压变化是毫伏级的,所以要求测试仪器对电压测量的稳定度必须足够高,连续测量的波动幅度应小于1mV 。
光因LED发热的原因及计算公式
光因LED发热的原因及计算公式综合电流注入效率、辐射发光量子效率、芯片外部光取出效率等，最终大概只有30-40%的输入电能转化为光能，其余60-70%的能量主要以非辐射复合发生的点阵振动的形式转化热能。
而芯片温度的升高，则会增强非辐射复合，进一步消弱发光效率。
因为，人们主观上认为大功率LED没有热量，事实上确有。
大量的热，以至于在使用过程中发生问题。
加上很多初次使用大功率LED的人，对热问题又不懂如何有效地解决，使得产品可靠性成为主要问题。
那么，LED究竟有没有热量产生呢?能产生多少热量呢?LED产生的热量究竟有多大?LED在正向电压下，电子从电源获得能量，在电场的驱动下，克服PN结的电场，由N区跃迁到P区，这些电子与P区的空穴发生复合。
由于漂移到P区的自由电子具有高于P区价电子的能量，复合时电子回到低能量态，多余的能量以光子的形式放出。
发出光子的波长与能量差Eg相关。
可见，发光区主要在PN结附近，发光是由于电子与空穴复合释放能量的结果。
一隻半导体二极体，电子在进入半导体区到离开半导体区的全部路程中，都会遇到电阻。
简单地从原理上看，半导体二极体的物理结构简单地从原理上看，半导体二极体的物理结构源负极发出的电子和回到正极的电子数是相等的。
普通的二极体，在发生电子-空穴对的复合是，由于能级差Eg的因素，释放的光子光谱不在可见光范围内。
电子在二极体内部的路途中，都会因电阻的存在而消耗功率。
所消耗的功率符合电子学的基本定律：P=I2R=I2(RN++RP)+IVTH式中：RN是N区体电阻VTH是PN结的开启电压RP是P区体电阻消耗的功率产生的热量为：Q=Pt式中：t为二极体通电的时间。
本质上，LED依然是一只半导体二极体。
因此，LED在正向工作时，它的工作过程符合上面的叙述。
它所它所消耗的电功率为：PLED=ULED×ILED式中：ULED是LED光源两端的正向电压:ILED是流过LED的电流这些消耗的电功率转化为热量放出:Q=PLED×t式中：t为通电时间实际上，电子在P区与空穴复合时释放的能量，并不是由外电源直接提供的，而是由于该电子在N区时，在没有外电场时，它的能级就比P区的价电子能级高出Eg。
LED模块的结温及热阻测量
LED模块的结温及热阻测量韩冰发光二极管（LED）由于其亮度高、功耗低、寿命长、可靠性高、易驱动、节能、环保等特点，已被广泛应用于交通、广告和仪器仪表的显示中，现已在特殊照明中获得应用，并将成为普通照明中的主要光源。
目前世界上生产和使用LED 呈现急速上升的趋势，但是LED 存在发热现象，随着LED的工作时间和工作电流的增加，其发光强度和光通量会下降，寿命降低，对白光还会导致激发效率的下降，这主要是由于LED结温升高导致的。
热是从温度高处向温度低处散热。
LED主要的散热路径是：LED芯片→基座→铝基板→散热板→环境空气。
若LED的结温为T J，散热板底部的温度为T c（这里我只讨论LED从芯片到散热板底部之间的热阻关系），所以可以把热阻关系公式写成：RJC =（TJ－TC）/（PD-PI） 热阻的单位是℃/W。
公式里的P I代表输出的光功率，用LED模块的总功率减掉光输出的部分功率，剩余部分就是发热功率，这样计算可以更准确的反映基板、散热板材料本身的热阻特性。
可以这样理解：热阻越小，其导热性能越好，即散热性能越好。
LED热阻的测量是跟LED的结温测量紧密相关的，如果无法准确测量LED的结温，也就没办法真正准确测量到LED的热阻。
首先我介绍一下，第一个也是最关键的步骤---结温的测量，因为LED光源与其他传统光源差别很大，LED结温的高低直接影响了LED的特性，所以准确测量LED的结温很重要。
但是在测量LED结温的时候不能破坏它模块的结构，只能通过间接方法测量。
现在国际上公认能够准确得到LED结温的方法就是利用LED的结温与它的PN结压降有直接线性关系，利用这一线性关系曲线，通过直接测量LED的压降从而间接的得到LED的结温。
图1图1是我公司自己研制的一套测量LED结温与压降相关曲线的设备。
我们利用硅油不导电且导热性能优良的特点，在油缸中装入硅油，把被测的LED模块用四端法接入电路后浸没在硅油内。
LED的结温
1、什么是LED的结温？LED的基本结构是一个半导体的P-N结。
实验指出，当电流流过LED元件时，P-N结的温度将上升，严格意义上说，就把P-N结区的温度定义为LED的结温。
通常由于元件芯片均具有很小的尺寸，因此我们也可把LED芯片的温度视之为结温。
发光二极管（LED）由于其亮度高、功耗低、寿命长、可靠性高、易驱动、节能、环保等特点，已被广泛应用于交通、广告和仪器仪表的显示中，现已在特殊照明中获得应用[1] [2],并将成为普通照明中的主要光源[3].目前世界上生产和使用LED呈现急速上升的趋势，但是LED存在发热现象，随着LED的工作时间和工作电流的增加，其发光强度和光通量会下降，寿命降低，对白光还会导致激发效率的下降[4],这主要是由于LED结温升高导致的。
2002年Hongetal.[5]研究结果表明，AlGaInP红色LEDs的峰值波长的偏移与结温的变化存在线性关系。
对于白光LED,随着结温的增加，LED发出黄光和蓝光的强度以不同的速率下降，白光LED的总能量和蓝光能量比率（W/B）与结温存在关系。
2、产生LED结温的原因有哪些？在LED工作时，可存在以下五种情况促使结温不同程度的上升：a、元件不良的电极结构，视窗层衬底或结区的材料以及导电银胶等均存在一定的电阻值，这些电阻相互垒加，构成LED元件的串联电阻。
当电流流过P-N结时，同时也会流过这些电阻，从而产生焦耳热，引致芯片温度或结温的升高。
b、由于P-N结不可能极端完美，元件的注人效率不会达到100％,也即是说，在LED 工作时除P区向N区注入电荷（空穴）外，N区也会向P区注人电荷（电子），一般情况下，后一类的电荷注人不会产生光电效应，而以发热的形式消耗掉了。
即使有用的那部分注入电荷，也不会全部变成光，有一部分与结区的杂质或缺陷相结合，最终也会变成热。
c、实践证明，出光效率的限制是导致LED结温升高的主要原因。
目前，先进的材料生长与元件制造工艺已能使LED极大多数输入电能转换成光辐射能，然而由于LED芯片材料与周围介质相比，具有大得多的折射係数，致使芯片内部产生的极大部分光子（>90％）无法顺利地溢出介面，而在芯片与介质介面产生全反射，返回芯片内部并通过多次内部反射最终被芯片材料或衬底吸收，并以晶格振动的形式变成热，促使结温升高。
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LED的结温计算 LED的PN结结温主要影响LED光通量和寿命，本文用电压法对直插LED，食人鱼LED和大功率LED的结温和热阻进行了实验研究。在测量LED结温的同时，研究它的光谱变化，色光LED峰值波长的偏移与其结温存在线性关系，白光LED的总能量和蓝光能量比率(W/B)的变化与结温也存在线性的关系。
LED存在发热现象，随着LED的工作时间和工作电流的增加，其发光强度和光通量会下降，寿命降低，对白光还会导致激发效率的下降，这主要是由于LED结温升高导致的。对于白光LED，随着结温的增加，LED发出黄光和蓝光的强度以不同的速率下降,白光LED的总能量和蓝光能量比率(W/B)与结温存在关系。
首先对LED的结温进行研究，由此可得到LED的热阻。然后在测量结温的同时，测量LED光谱变化，可以得出LED的PN结结温与色光LED峰值波长或白光LED的白色/蓝色能
量比(W/B)之间存在一定的关系。因此可以采用非接触式方法来进行结温的测量。
测量原理 LED的结温是影响发光二极管各项性能指标的一个重要因素，测量LED结温的方法可用通过测量在不同环境温度下LED的正向电压的大小来得到。实验原理如图1所示，被测LED置于积分球内，积分球放在恒温箱的中间，积分球内的光经石英光纤导入SSP3112快
速光谱分析仪，可以快速测取LED的峰值波长或W/B比率。将热电偶与LED管脚紧密接触，用测温仪读取不同加热电流和不同环境温度下的管脚温度。恒温箱的温度范围为0℃-150℃，精度 1℃。PC机通过高速开关控制对LED的加热电流(IF)和参考电流(IFR)，
并测量IF和IFR下的VF和VFR。
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。
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-TA)/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。
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。 按图9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=16℃/W(500mA×3.97V)+71℃=103℃ 2.RCA计算 RCA=(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。
LED温度问题 LED光源不能超过80℃，随着LED温度的升高，其光输出和寿命则相应降低。 表2 大功率白光LED的结温T，在亮度衰减70%时与寿命的关系 T，(℃)Life(小时)T，(℃)Life(小时) 25234，0008529，500 30191，0009025，700 35157，0009522，300 40129，00010019，500 45107，00010517，100 5090，00011015，100 5575，00011513，300 6064，00012011，700 6554，00012510，500 7046，0001309，300 7539，0001407，500 8034，0001506，000 集成式LED光源散热设计： (1)光源的散热结构：大功率的LED模块，采用特殊的绝缘陶瓷基板代替传统的PCB板，将LED产生的热量能够迅速通过陶瓷基板传导至散热板，并通过散热板和灯具散热(见下图)。
根据傅立叶导热公式立叶导热公式： 以25颗LED芯片、约30W功率的集成式光源为例，LED芯片面积约1mm2，因陶瓷基板非常薄，则芯片与陶瓷基板的导热密度为 q1=Q/A=30/5×5×10-6=1.2×106 W/㎡
接触处的导热膏的导热率为3.0W/(m.k),平均厚度为δ=0.03mm,则陶瓷基板与芯片间的温度差为
△T1=(q1×δ)/λ=(1.2×106×0.03×10-3)/3=12℃ 陶瓷基板尺寸为直径30mm的圆，则导热铝板与陶瓷基板的导热密度为 q2=30/(π15×15×10-6)=(2/15π)×106 W/㎡ 接触处的导热膏的导热率为3.0W/(m.k),平均厚度为δ=0.03mm,则陶瓷基板与导热铝板间的温度差为
△T2=(q2×δ)/λ=(2/15π)×106×0.03×10-3 /3=4.2℃ 由此可见，导热铝板与LED结温相差16.2℃，考虑制造误差，按导热铝板比LED结温低18-20℃计算，所以，要使光源寿命(光衰到70%)在30000小时，LED导热板的温度应低于60℃。
灯具的散热结构: 超大功率LED散热板直接与灯具外壳接合，并在灯具的外壳上增加散热筋，以增加散热面积，使LED的工作温 度满足其要求，以保证寿命和光衰的要求。 下表为GGE802-SL2X30W LED光源装入灯具内实测的温度值 时间输入电压环境温度导热铝板底部温度灯体内空间温度灯体外表面(散热片底部) 20分后220V/50Hz28℃56℃33℃45℃ 1时后220V/50Hz29℃62℃38℃50℃ 3时后220V/50Hz30℃65℃42℃52℃ 5时后220V/50Hz32℃66℃43℃53℃ 7时后220V/50Hz30℃66℃42℃53℃ 8时后220V/50Hz29℃65℃41℃52℃ 由此可见，LED路灯在环境温度为30℃左右时，导热铝板的温度稳定在65-66℃，此时LED结温应在85℃左右，根据表2可查出，此路灯LED光源的理论的使用寿命(光衰到70%)为29500小时。
集成式LED路灯配光问题 LED为180度定向发光，配光如下图： 传统光源有60%以上的光线要通过二次或二次以上反射才能达到配光要求，而LED则只有30%的光线通过二次反射，LED灯具效率要高于传统光源
配光问题通过将精确设计的塑料透镜直接封装在LED芯片上得以很好的解决，并且减少原来在LED上加透镜的加工误差(误差值仅为0.1mm)。其配光曲线如下：
其次，灯具的散热问题通过直接散热结构和对流散热结构解决。(1)直接散热结构：将LED的铜柱与灯体外壳之间通过导热片直接贴在
一起，实现了LED的铜柱与灯体外壳之间通过导热片直接散热，因此从LED芯片到空气的传热过程只通过三层阶段，散热效果好。经测试用相同的LED、相同的材质，这种直接散热结构下的LED芯片比传统的散热结构的LED芯片低了3-5%(结构如下图)。
1、 灯体(散热器) 3、LED散热铜柱(封装件) 4、LED芯片 5、透镜 注：铜柱与芯片间涂有耐高温、高导热率的硅胶
根据上面的傅立叶公式，因LED光源为分散式点阵排列，30颗LED的分布面积与1颗LED相应成倍增加，以单颗LED芯片、约1W光源计算，则温升与30颗相同，LED芯片面