1）功率型LED封装热阻模型

大功率LED功率比较高，产生的热量较多，对散热需求严苛，因此本节主要讨论大功率LED的热流路径及热阻模型。根据大功率LED的封装结构，芯片产生的热量可能有三条路径，根据考虑问题的不同出发点，可以采用单向热阻模型、双向（两）热阻模型和三热阻模型。

（1）单向热阻模型

大功率LED单向热流示意图及热阻模型如图5-10所示。大功率LED芯片产生的热流主要通过固晶层、金属热沉到达铝基板或者周围环境，因此封装热阻相当于这几部分热阻串联：

式中　Rθchip——芯片热阻；

Rθbonder——固晶层或粘黏层的热阻；

Rθsp——芯片到热沉的扩散热阻；

Rθsub——封装散热热阻；

Rθatm——热沉到环境温度的热阻。

图5-10　大功率LED单向热流示意图及热阻模型

（2）双向（两）热阻模型

大功率LED芯片产生的热流除了沿铜衬底传递到铝基板和周围环境外，还可以沿着荧光粉、封装硅胶、透镜传递到周围环境，由此可以组成双向热流（见图5-11a），根据热阻并联关系，可以得到双向（两）热阻模型（见图5-11b）。

式中　Rθchip′——芯片向芯片方向传导的热阻；

Rθgel——荧光粉和硅胶的热阻；

Rθlens——透镜的热阻；

Rθatm′——透镜到环境的热阻。

图5-11　大功率LED双向热流示意图及热阻模型

（3）三热阻模型

大功率LED芯片产生的热流除了图5-11所示的两条热路之外，还可以沿着金线、引线框传导到周围环境，形成第三条热流通道（见图5-12a），其热阻模型也可以用三热阻并联模型表示（见图5-12b）。

图5-12　大功率LED三向热流示意图及热阻模型(www.daowen.com)

芯片—荧光粉—硅胶—透镜—环境和金线—引线框架—环境这两条热流通道热阻较大，所以一般情况下，在计算大功率LED封装热阻时，仅考虑芯片—固晶层—热沉—环境这条热流通道的热阻。

2）SMD和COB LED封装热阻模型

COB封装就是将芯片直接贴装到光源的基板上，使用时COB光源与热沉直接相连，无须进行表面组装技术（SMT）表面组装。SMD封装则先将芯片贴装在支架上成为一个器件，使用时需将器件贴装到基板上再与热沉连接，其热阻模型如图5-13a所示。因为COB封装中LED芯片直接焊接在基板上，再与底部热沉（即散热器）相连，从而减少了中间支架热阻和导热胶热阻，单个芯片热阻模型如图5-13b所示。多个芯片进行COB封装时，各芯片相当于多个独立热源，各热源之间再进行并联，再与基板进行串联，其热阻模型如图5-13c所示。

图5-13　SMD和COB LED热阻模型

根据以上分析，SMD LED热阻计算公式可表示为：

其中Rθsub′＝R1D＋Rsp，Rθsub′为SMD附着的基板，R1D为1维导热热阻，沿Z轴方向，Rsp为扩散热阻，沿XY平面传导。

单个芯片COB LED热阻计算公式可表示为：

其中RθLED＝Rθchip＋Rθbonder。

COB LED热阻计算公式可表示为［44］：

其中（RθLED）i＝Rθchip，i＋Rθbonder，i。

3）FC和CSP LED封装热阻模型

CSP封装将倒装芯片封焊到封装基板线路的焊盘上，真正实现无金线、无支架，封装尺寸可以做得更小。与FC封装相比，同样省去了中间支架热阻和导热胶热阻，其热阻构成如图5-14所示。

图5-14　FC和CSP LED热阻模型

根据以上分析，FC LED热阻计算公式可表示为：

其中Rθholder′＝Rθ1D＋Rsp。

CSP LED热阻计算公式可表示为：

FC LED与SMD LED相比较，FC通过共晶焊技术将倒装芯片无缝连接在支架上面，共晶焊接部分热阻比较低，但存在着扩散热阻，在一定程度上增加了热阻。

CSP明显缩短了散热通道，减小了热阻，散热效果最好。