LED の故障メカニズムの大部分は温度に依存するため、優れた性能と信頼性を確保するには、半導体ジャンクション温度を低く抑える必要があります。 一般に、熱システムの設計には、駆動電流、周囲動作条件、熱経路に沿ったすべてのコンポーネントの熱抵抗、および関連するすべてのインターフェース抵抗の考慮が含まれます。 光出力と信頼性を損なうことなく、高い駆動電流と高い周囲温度で LED を動作させるには、半導体接合部から周囲環境への熱の効率的な除去が必要です。 熱平衡に達するまで、熱は常に高温領域から低温領域に流れます。 したがって、熱管理のタスクは、照明システムの熱インピーダンスを下げることです。 熱インピーダンスは、熱経路に沿った熱の流れに対する総抵抗の尺度です。 これには、コンポーネントおよびインターフェース レベルでのすべての熱抵抗が含まれます。
LED 照明システムの一般的な熱設計は、パッケージ レベルとシステム レベルの熱管理で構成されます。 パッケージ レベルの熱管理は、LED とメタル コア プリント回路基板 (MCPCB) 間のはんだ相互接続の接合部から基板への熱抵抗と熱信頼性を処理します。 システム レベルの熱管理は、MCPCB からヒートシンクを介して周囲の環境への熱伝達を処理します。 MCPCB からヒートシンクへの熱の流れを最大化するために、グリース、エポキシ、またはパッドなどのサーマル インターフェイス マテリアル (TIM) を 2 つのコンポーネントの間に配置して、界面のエア ギャップとボイドを埋めます。 ヒートシンクの役割は、MCPCB からできるだけ効率的に廃熱を周囲の空気に排出して、LED パッケージ内で熱が蓄積しないようにすることです。 そのためには、ヒートシンクの熱伝達率が、接合部に熱エネルギーが導入される負荷率を上回っている必要があります。
