パワーLEDの発熱と放熱

LEDがブームですね。
ハイパワーのLEDは、電源さえ繋げば点灯はしてしまうけど、放熱が大変です。
温度が上がると発光効率が下がるし、あまり温度が上昇すると壊れます。
ローパワーのLEDを沢山並べる分には発熱点が分散するから結構らくだけど、ハイパワーLEDが１点で大量の熱を発生するので放熱は重要。

最近のICやLSIも発熱が多いので放熱が大変。IC/LSIの表面を触って、5秒触れる温度ならOKとか結構いい加減伝統的な手法も有効です(汗)

なんか資料ないかなとネットサーフィンしていたら発見！
　↓
「オーディオＱ」さん。URLは、http://www.audio-q.com/

以前から時々見に行ってはいたんだけど、以前に比べて情報が増えてました。
http://www.audio-q.com/led-6.htm
の下の方に放熱設計の資料がリンクされてました。
中身は、Luxeon社のアプリケーションノートみたいです。なかなか良くまとまってます。
しかし、半導体の「ジャンクション温度」を「接合温度」って訳してある(汗) 間違っては居ないけど。

資料を斜め読みしてみると、LEDで電気→光に変換されるのは10%程度なので、消費した電力は全て熱に変換されるとして計算してしまっていいようなことが書いてありました。まだまだ変換効率はこの程度なのね。


また、社長のBLOGに点灯テストがアップされいて、ヒートシンクの熱抵抗・サイズが書いてあります。
・10W点灯テスト
http://boss.led-parts.com/test1.htm#CL-L230
だいぶ大きなヒートシンクが必要ですね。

・1Wx6個点灯
http://boss.led-parts.com/test1.htm#AQCB-083W6
途中の計算まできちんと載せています。

・ヒートシンクの熱抵抗
http://www.audio-q.com/power-p.htm
の下の方で販売しているヒートシンクが書いてあり、熱抵抗値も書いてあるので選びやすいです。

ヒートシンクの熱抵抗を形状から計算するのは、かなり大変(というか私には無理)
ヒートシンクに溝を掘って、対象物の間に熱電対温度計を差し込んで測るってのが楽・・・(をい)


●余談＆自分メモ
・発光効率
LED　100ルーメン/W (最近の効率の良いもの)
電球 10～15ルーメン/W
ハロゲン電球 20ルーメン/W

電球と同じ明るさを得るには、消費電力1/10～1/5のLEDを使用すればOK
ただし、抵抗で電流制限をする場合は、抵抗での電力損失がある。

ヘッドライトみたく一方向を照射する場合、電球の場合は、器具効率が80～50%くらい。
LEDは、もともとの発光方向がある程度一方向なので、器具効率が高くできる。
90～80%はいけるかも。(←推測です)
手元に3W LEDの懐中電灯があるのだが、レンズを使ってプロジェクター形(スポット配光)になっています。かなり明るいです。レンズを外すと、拡散し過ぎて、いまいちでした(汗)

・ハロゲン50WバルブをLEDの置き換える場合の計算例)
ハロゲンバルブ50W
　 20[ルーメン/W] x 50[W] x 器具効率50% = 500ルーメンの照射。
LED ZZ W
　100[ルーメン/W] x ZZ[W] x 器具効率80% = 500ルーメンの照射。
→ZZ = 500 / ( 100 x 0.8 ) = 6.25W ≒ 5W 　(大盤振る舞い)←(をい）
　約1/10の消費電力でOKかな。

35Wフォグなら、4Wあれば良いでしょう。