在LED灯具的设计上，特别是十几瓦到几十瓦的灯具现在逐步采用大功率LED，这不仅可提高亮度，并且提高可靠性。
本文介绍Cree公司生产的4W×LampXR-E型大功率白光LED，它具有高性能及高可靠性。它有多种发光颜色，这里仅介绍白光LED，其型号为×REWHT-L1。
主要特点及应用
XREWHT-L1白光LED的主要特点：能产生色温2600K到10000K的白光（分成冷白光、中间白光及暖白光三种产品）；三种不同色温产品按其光通量大小分挡，满足用户不同的要求，如上表所示：冷白光最高的光通量大于lOOIm，其典型光通量为801m（在350mA时的光通量）： 正向电流范围350～lOOOmA；内部结构有良好的导热性，在7mm×9mm的底面积的LED，其管芯到底面焊接面的热阻RJ_C仅为8℃/W，在业界是最低的；能进行回流焊：亮度衰减到70%时的寿命为5万小时；满足RoHS的要求。
该白光LED主要应用领域：便携式灯具（矿灯、强光手电筒、应急灯等）、室外用灯（路灯、广告及招牌投射灯等）、室内灯（阅读灯、交通运输工具，如汽车、船、飞机内的照明灯等）。
主要参数
该白光LED主要参数：从PN结到底面焊接处的热阻为8℃/W；电压温度系数为-4．OmV/℃；视角900；正向电流IF最大值1000mA(冷白光≥5000K)、700mA(中间白光及暖白光色温≤5000k)；在lO%占空比、lkHz的脉冲时，电流可达1.8A；反向耐压5V；不同电流时的正向压降典型值：350mA时为3.3V、700mA时为3.5V、lOOOmA时为3.7V；最大的正向压降为3.9V；结温为150℃。
主要特性曲线
1、三种不同白光颜色的光谱如上图所示。蓝色曲线的色温是5000～10000K、绿色曲线的色温是3500～5000K、红色曲线的色温是2600～3500K。
2、LED的结温与相对出光率曲线如上图所示。如果以结温TJ=25℃时的出光率为1，则随着TJ增加而降低。从图中可看出：当TJ=100℃时，出光率约降低20%。另外，TJ的增加也影响LED的寿命，所以在作散热设计时，设定TJ为80～85℃较为合适。
3、正向电压与正向电流特性（输出特性）如上图所示。这是典型特性曲线，工作电流在350mA到1000mA范围内，其正向压降VF在3.3～3.7V范围内。若选择不同的工作电流IF时，可利用图3找到相应的正向压降VF值。利用耗散功率PD=IF×VF的公式可求出PD值（PD与散热用的PCB散热面积大小有关）。
4、冷白光的降额使用特性如上图所示，中间白光及暖白光的降额使用特性如下图所示。在不同的环境温度TA及不同散热情况时的热阻RJA条件下，其最大工作电流IF是不同的。例如，如果在图4中，RJ-A=15℃/W的情况下，若环境温度TA=75℃时，其最大工作电流IF可达到lOOOmA；若RJ-A=20℃/W，则同样的TA=75℃时，其最大工作电流IF值需降到870mA了（若不降额会产生过热，TJ上升）。
RJ-A是从LED的PN结的结温TJ经LED的衬底传到PCB、再由PCP传到环境温度TA的热阻。若PCB的导热性能好（如双面敷铜层的PCB要比单层PCB的导热性好）及散热面积大，则RJ-A就小，关于RJ-A计算在下面作一简介。
5、正向电流与LED相对亮度的特性曲线如上图所示。在上图中按350mA时的相对亮度是100%，随着电流的增加其斜率减小。例如，电流由350mA增加到700mA时，其亮度并不是200%，而是170%。即电流增加时亮度增加，但不是按比例增加。因为电流增加，结温上升，其出光率会下降。
6、本文件介绍的LED视角是90°，不同角度时的相对亮对特性如上图所示。
外形及焊盘尺寸
XREWHT-L1的外形及有关尺寸如上图所示。在图中有“+”符号的是LED的阳极，在其底面有两窄条的LED阳极及阴极的引脚，中间一块宽的面积是与PCB散热敷铜板焊接的（回流焊），其目的是更好地从LED底部通过焊接层将热从PCB散出去，其焊盘尺寸如有斜线的图所示。
RJ-A的计算
从图4、图5中可看出：不同的RJ-A对工作电流IF有影响。这里介绍一种通过简单测量LED底部与PCB焊接处的温度TC来计算TJ-A的方法。
用一块尺寸45×45mm的双面敷铜层的PCB作试验PCB，其正面（焊LED的面）图形如下图所示，其背面铜层全部作散热用。在焊LED散’热层处用K型热电偶点温度计来测Te温度（如图9中箭头所示，K型热电偶的测量点最好焊在PCB板上）。
在试验板上通电测其电流IF及电压VF，在稳定后测温度Tc。
RJ-A=RJ-C+(Tc-TA)/PD式中RJ-C是LED自身的热阻，RJ-C=8℃/W，环境温度TA是可以测得的，PD=IF×VF可测出IF×VF计算出来的，则测温Tc后可计算出RJ-A。若设计时RJ-A要求15℃/W，而测量Tc后计算出的RJ-A大于要求的RJ-A值，则说明PCB的散热面积不足或PCB材质的散热性能差。可以采用更换铝基板的PCB或不更换PCB而采用增加PCB散热面积。若测Tc后计算出RJ-A太大，也可以在PCB板后再加一个散热片，如下图所示。
通过上述试验、计算及改进措施，可以设计出合适的散热结构。
如果计算出RJ-A后要想了解一下结温下，是多少？通过计算：RJ-A=(TJ-TC)/PD+(TC-TA)/PD，如果计算出来的TJ在80～85℃是合适的，若要求TJ=85℃以下，则在试验、计算出来的TJ应等于或小于85℃，否则要降低(TC-TA)/PD这一项的值。
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