LED路灯的散热及驱动芯片介绍_上_

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1、期LED路灯的散热及驱动芯片介绍(上)陈传虞摘要分析了大功率LED路灯的散热问题及一种驱动芯片，给出了该芯片应用于90WLED路灯驱动电路的实例。关键词散热连续导通模式TVS钳位电路动态自给电源频率抖动软跳过周期IntroductionofHeatSinkingandDrivingChipofLEDRoadLamp(Ⅰ)ChenChuanyuAbstract:TheheatsinkandadrivingchipusedforhighpowerLEDroadlampareanalyzed.Asanexample，apracti

2、cal90WLEDroadlampdrivingcircuitwiththechipispresented.Keywords:heatsinking;continuousconductivemode;transientvoltagesuppressorclampingcircuit;dynamicselfsupply;frequencyjittering;softjumpingperiod大家知道，LED的性能是随温度的升高而恶化前言的，它的额定电流随温度的升高而降低，如图1所示。在LED路灯的实际应用中，由于LED光效、道

3、图中R代表热阻。热阻大，则散热不好，额定电流下路照明需求以及LED路灯性价比等诸多因素，90W降多。在高温下必须将LED的额定电流降额使用，LED路灯的使用量相对较大。因此，本文特别针对从而使其发光亮度随温度的升高而大幅降低。该功率LED路灯的散热问题及驱动电路进行介绍。1大功率LED路灯的散热问题1.1为什么对LED灯的散热需特别加以考虑目前LED的内光量子转换效率还不够高，以现有的生产水平和技术水平来估算，输入到LED的功率最多也只有30%～40%用于发光，其余均以热能形式散发出来;再加上驱动电路的效率也不高，平均估算也

4、不过80%左右。这样看来，如路灯所用的图1LED的额定电流随温度升高而减少LED功率为90W，LED本身将有90×0.6～90×0.7=54～63W功率以热能散发出来;再加上驱动器的同时，LED也会因长时间在高温下工作而缩短功耗有90÷0.8－90=22.5W，也以热能形式散发出寿命。以Luxeon的K2产品为例，当结温由115℃提来，两者相加，总发热功率达77～85W之多。所以在高到135℃时，其寿命将由50000h降低到20000h大功率LED光源中，如何将这些热量散发出去是一(见图2)。因此，改善LED的散热条件，降低

5、管芯温个十分重要的问题。度，也是延长LED的寿命所必需的。陈传虞:LED路灯的散热及驱动芯片介绍(上)211.2如何选择散热材料一般散热材料均选用金属材料，要求材料具有良好的导热性，延展性好，便于采用各种加工工艺;而且，价格还要相对便宜。常见金属材料的热传导系数见表1。表1中热传导系数的单位为W/(m·K)，它代表使截面积为21m的柱体沿轴向1m的距离产生温差为1K(1K=1℃)时所能传导的热功率值。显然，其值愈大，表明金属的导热性愈好，散热愈快，沿轴向1m产生1K温差所用的功率愈大。金、银因价格过于昂贵，一般不图2LED寿

6、命随结温Tj的升高而下降用作散热器。铝虽比铜的导热系数稍差，但其价格便(LuxeonK2在1.5A驱动电流时)宜，且地壳中含量丰富，表1几种金属材料的热传导系数单位:W/(m·K)AA6061AA6063ADC12AA1070AA1050金属材料金银铜铝铁铝合金铝合金铝合金铝合金铝合金热传导系数3174294012374815520196226209被广泛用来制造成各种散热器。为增加铝的硬度，常ADC12;AA1050具有较好的延展性，适合于冲压工添加其它配料，制成各种铝合金。表1中AA6061与艺，多用于制造细薄的散热鳍片

7、。AA6063两种铝合金都具有不错的导热性，且易于加1.3铝散热器的结构形式工，适合于挤压成型工艺，在散热片制作中被广泛采铝散热器的常见结构形式有鳍片式、开放式和热用;ADC12适合于压铸成型工艺，可惜导热系数偏管3种，如图3所示。低;AA1070导热性较好，但机械加工性能方面不如图3几种常见的散热器结构形式鳍片式散热结构的散热效果主要取决于散热器空气，不利于热的传导，所以它们之间要用导热膏将吸热底与LED模块接触部分之间的热阻，它们之间气隙填充起来。但是这只是一种权宜之计，要想根本接触良好、热阻小，则有利于吸热底迅速吸收L

8、ED模上解决问题，必须尽可能提高吸热底的平整度。通过块的热量，并通过散热鳍片将其散发出去。这就要求铣床或多道拉丝处理，可以大大提高其平整度，减少吸热底的金属材料与LED模块接触良好，中间不要它们之间的热阻。同时，为了使吸热底的热量有效地留有气隙，以减少其热阻，因为气隙中存在高热阻的传导到更