应用指南发光二极管型号 NVSW719AC 的散热设计目录
1. 前言 .............................................................................1
2. 产品说明.....................................................................2
3. 散热设计的注意点....................................................3
4. 温度的测量方法 ........................................................55. 散热评价.....................................................................86. 散热设计参考方案..................................................11
7. 最后 .......................................................................... 12

本应用指南中记载的型号 NVSW719AC 是日亚产品的型号名，
和有（或可能有）商标权的其他公司产品不同（不类似）、也没有任何关联。

日本日亚化学工业株式会社
http://www.nichia.co.jp491 Oka, Kaminaka-Cho, Anan-Shi, TOKUSHIMA 774-8601, JAPAN
Phone: +81-884-22-2311 Fax: +81-884-21-0148

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Oct. 31, 2023

应用指南
1. 前言
如果将 LED 长时间暴露在高温下可能导致 LED 的部材劣化，
而且 LED 的性能、可靠性以及寿命也会降低。
因此适当的散热设计对于发挥 LED 的性能非常重要。
日本日亚化学工业株式会社（以下简称为“日亚”）型号 NVSW719AC 的照明用
LED 是一款输入功率较大且不容易进行散热设计的产品，但是如果能够通过适当的散热来控制温度，则可以设计出比以前更小、更亮的灯具。因此在本应用指南中将对 NVSW719AC 型号品的散热设计的注意点和散热评价方法进行解说。

图 1. 型号 NVSW719AC 外观

2. 产品说明
2.1 产品特点

光学的中心位置
Location 光学中心点
of the optical center日亚 719 系列

2日亚 519 系列
3.5

发光二极管

型号 NVSW719AC 的外形尺寸如图 2 所示。另外和具有相同封装面积的其他日亚产品之间的输入功率比较如图 3 所示。由此可见，LED 产生的热量和输入功率成比例增加，因此控制 LED 温度上升的散热设计对于本产品尤为重要。

日亚 319 系列
日亚 219 系列

负极标志CathodeMark

0.4

20.88

3.5（单位：mm）

图 2．型号 NVSW719AC 外形尺寸

图 3．输入功率比较*12.2 LED 构造和散热路径
型号 NVSW719AC 的构造和散热路径示意图如图 4 所示，其热源主要是芯片和荧光体。产生的热量主要通过外封装基板和电极端子传导到电路板、散热器等其他散热部件中进行散热。
本产品具有高亮度发光的特点，会将大量光线集中在一个小的发光面。这会增加荧光体层产生的热量，并且可能导致发光面的表面温度比芯片更高。因此对于本产品，除了常规实施的芯片温度（结点温度）
管理外，对发光面的温度管理也非常重要。
发光面（荧光体层）
反射材料
外封装基板
电极端子

荧光体（热源）芯片（热源）

图 4．散热路径示意图*1 这里是对产品的额定功率和最大额定功率之间的范围进行的比较，“xx 系列”指的是日亚 xx 型号品。

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应用指南3. 散热设计的注意点
3.1 热阻模型和术语说明型号 NVSW719A 的热阻模型如图 5 所示。本应用指南中相关散热设计的术语请参照表 1 中的说明。

TTRθTJLED焊膏电路板(RθTS)TJRθJS散热器

TSRθSATA

图 5．型号 NVSW719AC 的热阻模型

发光二极管

表 1．散热设计的相关术语术语符号

说明

表面温度

TT代表 LED 发光面表面的温度。此温度过高可能导致因树脂部劣化引起的光通量降低、色度偏移以及可靠性降低等，因此建议在不超过 180℃下使用本产品。

结点温度

TJ

代表 LED 芯片的温度。在进行散热设计时，无论在任何情况下此温度都不能超过绝对最大额定值。本产品结点温度的绝对最大额定值为 150℃。
另外 LED 的寿命是根据结点温度的降额特性进行的设定。详细内容请咨询日亚营业所。
代表 LED 负极端子侧的电路板焊接部温度，
是通过热电偶测量此处温度并进行散热评价。
在高温下使用 LED 可能导致焊膏出现劣化和裂纹，因此建议尽可能在较低温度下使用。

焊点温度TS周围温度TA

代表 LED 周边环境的温度。
如果 LED 处于热量不容易散发密封灯具中，必须考虑到周围温度上升的情况。

发光面和芯片的热阻RθTJ

代表从 LED 发光面表面到 LED 芯片的热阻。
主要是由于荧光体的特性，此热阻值会根据色度和显色性分档等发生变动。

LED 热阻RθJS

代表从 LED 芯片到焊点的热阻。
使用此热阻值可以根据焊点温度和输入功率计算结点温度。

发光面和焊点的热阻RθTS

代表从 LED 发光面到焊点的热阻。
使用此热阻值可以根据焊点温度测量值计算表面温度。

电路板以及散热部材
的热阻RθSA

代表从焊点到周围环境（空气中）的热阻。
是电路板和散热膏、散热器等散热部材的综合热阻。

本产品的降额特性如右图所示（具体请参照产品规格书），因此请在不超过 100℃下使用。

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应用指南3.2 电路板焊盘的设计0.450.4

负极Cathode■ 铜箔■ 阻焊膜负极端子
芯片散热器端子4.1（单位：mm）

图 6. LED 电极端子形状➞ 散热路径LED 外形、电极

1.30.5

正极Anodeダイヒートシンク
芯片散热器
Die Heat Sink

发光二极管

0.5

3.3

0.5

1.2

3.2
1.3

2.4
3.2

型号 NVSW719AC 的电极端子形状以及日亚推荐的电路板焊盘形状如图 6、7 所示。其中，芯片散热器
端子对散热的影响最大。因为芯片散热器端子并不连接 LED 电路，所以可以通过铜箔连接负极端子和芯片散热器端子（如图 8 所示）。这样可以增加芯片散热器下方的铜箔面积，由此将产生的热量高效地传导到电路板上。

（单位：mm）

图 7. 电路板焊盘形状（日亚推荐）图 8. 电路板焊盘的构成（例）3.3 周边部材
在使用二次光学透镜或灯罩等周边部材时，请避免让部材受到 LED 表面产生的热量和光线的影响（如图 9 所示）。作为参考，常用的光学部件材料的耐热温度如表 2 所示。
另外请注意：如果 LED 表面或周边部材附着有助焊剂或灰尘等异物，这些异物在受到 LED 发出的强光
照射后会发热，可能出现烧焦或冒烟等情况。
（如图 10 所示）
表 2. 耐热温度（参考）*2
材料

耐热温度参考数值亚克力70～90℃

聚碳酸酯

120～130℃玻璃> 200℃硅胶> 200℃

材料：亚克力图 9. 二次光学透镜受热变形（例）图 10. 助焊剂附着导致的烧损（例）*2 这里的温度数值是参考值，可能根据产品型号和规格有所差异。

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Oct. 31, 2023应用指南4. 温度的测量方法
为了对本产品进行散热评价，需要测量焊点温度 TS、结点温度 TJ 以及表面温度 TT。本节将对各温度的测量
方法进行说明。
4.1 焊点温度 TS 的测量方法
焊点温度的测量应该如图 11 所示，将热电偶固定在焊接部（负极端子侧）来实施。必须使用头部尖细型的热电偶，以免影响散热性能。并且在安装热电偶时，应确保发光面没有附着助焊剂或粘合剂等。

图 11. 使用粘合剂安装热电偶（例）结点温度可以使用 2 种方法取得。以下将分别进行简要说明。
方法 1：依据标准 JESD51 进行测量
方法 2：根据焊点温度和输入功率进行计算4.2.1 依据标准 JESD51 进行测量
敝公司依据标准 JESD51 测量结点温度。
通常情况下，可以通过测量和结点温度有相关性的正向电压（ΔVF）
推导出结点温度。但是对于本产品，我们使用和结点温度的线性特性比正向电压更好的芯片的峰值波长 λP进行推导。测量方法概要如下所示。
① 获得“结点温度 vs.峰值波长”特性

恒温箱（TA1、TA2、TA3･･･）

光谱仪･･･

测量电流 IFP･･･

光接收器

TA1TA2TA3λP↓

λP (nm)如图 12 所示，对恒温箱中保持恒温的 LED 施加和驱动电流 IF 值相同但发热量极少的脉冲电流 IFP，以此来测量 LED 的发光光谱（芯片的峰值波长 λP）。在多个温度条件下进行此测量。因为 LED 自身
不发热，结点温度会和恒温箱的温度相同，所以可以获得如图 13 的结点温度和峰值波长的关系。

Intensity (-)

发光二极管

4.2 结点温度 TJ 的取得方法

Wavelength (nm)

图 12. 测量时的电路

TJ (℃)

图 13. 结点温度和峰值波长的关系

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应用指南② 测量峰值波长和计算结点温度施加驱动电流 IF 使 LED 点亮足够长时间直至达到热饱和，从而测量 LED 的峰值波长（如图 14 所示）。
通过图 13 的“结点温度 vs.峰值波长”特性，可根据此时测得的峰值波长导出结点温度（如图 15 所示）。

Intensity (-)λP (nm)周围温度 TA光接收器✕光谱仪驱动电流 IF✕λP

Wavelength (nm)

TJ (℃)

图 14. LED 芯片的峰值波长测量图 15. 结点温度的计算

本产品使用以上方法获得结点温度和热阻*3，但是此方法需要特殊的测量仪器，也不适合测量灯具或模组，
因此我们建议客户使用以下根据焊点温度和输入功率进行计算的方法。

发光二极管

4.2.2 根据焊点温度 TS 和输入功率进行计算可以通过热电偶测得的焊点温度、热阻 RθJS 以及输入功率（正向电压 VF×驱动电流 IF）来计算结点温度。
计算公式和计算所需的热阻值请参考公式 1、表 3 或产品规格书的内容。另外建议使用热阻的最大值，以确保在散热设计中留有足够的余地。
TJ ＝ TS ＋ RθJS × W（计算公式 1）

TJ ＝ 结点温度（℃）
TS ＝ 焊点温度（℃）
RθJS ＝ 芯片到焊点的热阻（℃/W）
W ＝ 输入功率（W）

表 3. 型号 NVSW719AC 的热阻 RθJS*4热阻 RθJS单位标准值

最大值℃/W

2.53.5*3 为了提高测量精度，敝公司可能不经过公告进行调整。
*4 热阻最大值是参考值（使用电路板：铝基板 t=1.5mm、铜箔 t=35μm）。

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应用指南4.3 表面温度 TT 的测量方法
表面温度的测量请使用非接触式的红外热成像仪。如果使用热电偶等接触式温度测量装置，可能会因为
光照导致传感器部或粘胶发热而无法获得准确的测量值。
表面温度的测量位置应该选择靠近 LED 发光面中心（如图 16 所示）。但是如果测量装置的分辨率较低，可能导致温度被平均化而无法准确测量，因此在选择测量装置时应考虑适合产品尺寸的分辨率。
如果 LED 被光学透镜或灯罩等遮盖则无法使用红外热成像仪进行测量，此时可以通过热电偶测量的焊
点温度来估计表面温度的近似值。焊点温度和表面温度的详细关系请参照第 5 节的散热评价的内容。

※测量时将辐射率设置为 0.95

发光二极管

图 16. 表面温度的测量位置

图 17. 使用红外热成像仪的测量（例）本文包括暂定内容，日亚公司有权不经公告对其进行修改。
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应用指南5. 散热评价日亚在不同条件下对型号 NVSW719AC 的焊点温度 TS 和 LED 表面温度 TT 进行了测量。
5.1 评价条件
5.1.1 评价样品
对于白色 LED 来说，色温越低或显色性越高的 LED 的荧光体浓度越高，因此荧光体层（发光面）的发热
量也更大。在本评价中，作为代表我们使用了以下 4 种分档品。
样品 1：色度分档 sm27（相当于 2700K 的色温）
，显色性分档 R9050（相当于 Ra≥90）样品 2：色度分档 sm40（相当于 4000K 的色温）
，显色性分档 R9050（相当于 Ra≥90）样品 3：色度分档 sm50（相当于 5000K 的色温）
，显色性分档 R9050（相当于 Ra≥90）样品 4：色度分档 Cr70（相当于 7000K 的色温）
，显色性分档 Rnn（Ra 不限）
5.1.2 评价电路板和散热器
用于评价的 LED 安装电路板和散热器如下所示。

发光二极管LED 安装电路板材质：绝缘层导热系数*5：
绝缘层厚度：
铜箔厚度：
焊盘图案：

铝（基板厚度 1mm）
2.7W/m･K
120μm
35μm
日亚推荐形状（图 7、8）

散热器
参考尺寸：
参考热阻值*6：38mm×50mm×25mm
5.77℃/W

图 18. 评价电路板、散热器外观

5.1.3 驱动电流值
电流条件 1： IF=500mA
电流条件 2： IF=1050mA（额定值）电流条件 3： IF=1500mA（绝对最大额定值）
5.2 评价方法
在周围温度 TA=25℃的无风环境下点亮 LED，在达到完全热饱和时对焊点温度和发光面温度进行测量。
其中焊点温度是使用热电偶测量，发光面的表面温度是使用红外热成像仪测量。
另外通过测得的焊点温度和热阻 RθJS（3.5℃/W）来计算结点温度。

*5 电路板生产商的产品目录记载的数值。
*6 散热器的热阻为估算值。

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Oct. 31, 2023应用指南5.3 评价结果
焊点温度和表面温度的测量结果、以及由焊点温度算出的结点温度如图 19～22 所示。
200150
TSTJ
TT

100

50

温度（℃）

温度（℃）

200

150

50000500
1000
1500
驱动电流IF（mA）

2000

0

图 19. 测量结果（色度分档 sm27、显色性分档 R9050）

2000

200

150
TSTJ
TT

100
50

温度（℃）

温度（℃）

500
1000
1500
驱动电流IF（mA）

图 20. 测量结果（色度分档 sm40、显色性分档 R9050）

200

发光二极管TSTJ
TT

100150TSTJ
TT

10050000500
10001500
驱动电流IF（mA）2000

图 21. 测量结果（色度分档 sm50、显色性分档 R9050）

0500
1000
1500
驱动电流IF（mA）

2000

图 22. 测量结果（色度分档 Cr70、显色性分档 Rnn）

在所有电流条件下 LED 的表面温度均高于结点温度。特别是色温越低的 LED，其表面温度的增加更为显著。
因此在设计灯具时，必须同时测量 LED 的结点温度和表面温度，确保两种温度分别不超过绝对最大额定温度
和最大推荐温度。

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应用指南5.4 表面温度 TT 的计算方法

10.0

10.0

9.09.0热阻RθTS（℃/W）

热阻RθTS（℃/W）

根据图 19～22 的测量结果得到的热阻 RθTS（从发光面到焊点的热阻）如图 23～26 所示。在进行散热评价时可使用此数值根据焊点温度来计算大致的表面温度。计算式请参照公式 2，热阻值请读取最接近LED 分档和驱动电流值组合条件的数值。

8.07.0
6.0

5.0

8.0
7.0
6.0
5.0
4.0

4.00500
1000
1500
驱动电流IF（mA）

02000

10.0

10.0

9.0

9.0

8.0
7.0
6.0
5.0

2000

图 24. 测量结果（色度分档 sm40、显色性分档 R9050）

热阻RθTS（℃/W）

热阻RθTS（℃/W）

发光二极管图 23. 测量结果（色度分档 sm27、显色性分档 R9050）

500
1000
1500
驱动电流IF（mA）

8.0
7.0

6.0
5.0

4.0

4.00500
1000
1500
驱动电流IF（mA）

2000

图 25. 测量结果（色度分档 sm50、显色性分档 R9050）

TT ＝ TS ＋ RθTS×W

0500
1000
1500
驱动电流IF（mA）

2000

图 26. 测量结果（色度分档 Cr70、显色性分档 Rnn）

（计算公式 2）TT ＝ 表面温度（℃）
TS ＝ 焊点温度（℃）
RθTS ＝ 表面到焊点的热阻（℃/W）
W ＝ 输入功率（W）

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应用指南6. 散热设计参考方案
日亚对散热性能不同的 3 块模组实施了散热评价。可以作为散热设计的参考。
6.1 评价模组规格用于评价的模组规格如表 4 所示。
表 4. 评价模组规格
模组①

模组②

模组③

NVSW719AC
特性分档：sm27、R9050

同左

同左

尺寸

Φ20mm

Φ40mm

Φ60mm

材质

铝（基板厚度 1.0mm）

同左

同左

绝缘层导热系数*7

2.7 W/m･K

同左

同左

尺寸

Φ23.5mm×14mm

Φ40mm×27mm

66mm×75mm×40mm

参考热阻值*619℃/W

10℃/W

1.9℃/W外观

安装 LED 的型号发光二极管LED 安装电路板散热器

6.2 评价方法
在周围温度 TA=25℃的无风环境下点亮 LED，
在达到完全热饱和时对焊点温度和发光面温度进行测量。
其中焊点温度是使用热电偶测量，发光面的表面温度是使用红外热成像仪测量。
另外通过测得的焊点温度和热阻 RθJS（3.5℃/W）来计算结点温度。

*7 电路板生产商的产品目录记载的数值。

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Oct. 31, 2023应用指南6.3 评价结果
评价结果如图 27～29 所示。
250

250
200

最大推荐温度TT (180℃)

150

最大额定温度TJ (150℃)

100

TSTJ
TT50

温度 (℃)

温度 (℃)

200

最大推荐温度TT (180℃)

150

TSTJ
TT

最大额定温度TJ (150℃)

100
50000500

1000
1500
驱动电流IF (mA)

2000

0500

1000
1500
驱动电流IF (mA)2000

图 28. 测量结果（模组②：Φ40mm 电路板）图 27. 测量结果（模组①：Φ20mm 电路板）250

温度 (℃)

发光二极管

200
150

最大推荐温度TT (180℃)

TSTJTT

最大额定温度TJ (150℃)

100
5000500

1000
1500
驱动电流IF (mA)2000

图 29. 测量结果（模组③：Φ60mm 电路板）散热器容量较小、散热性能较低的模组①在 IF=800mA 时结点温度 TJ 达到绝对最大额定值 150℃，无法
再增加光输出；模组②在 IF=1200mA 时表面温度 TT 超过最大推荐值 180℃，因此不建议在更高电流下使用。由此可见，为了实现本产品的最大光输出，需要选择散热性能等同于模组③或散热更好的模组，以确保结点温度 TJ 和表面温度 TT 不超过绝对最大额定值和最大推荐值。
另外，本评价是在周围温度 TA=25℃下的测量结果。因此在设计灯具时，必须考虑到由光学灯罩或外壳
密封导致的 LED 周围温度升高的情况而进行适当的散热设计。

7. 最后为了发挥型号 NVSW719AC 的高亮度、高输出特性，散热设计非常重要。客户应该参考本应用指南，在最终规格产品状态下进行充分的散热评价，并在热设计中留有充分余地。
本应用指南中记载的评价结果和热阻 RθTS 是在日亚评价条件和环境下获得的数值，所以可能和客户的使用
条件、环境下得出的结果有所不同。因此请将这些数值作为参考值。

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