高功率LED应用分析.doc

《高功率LED应用分析.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、高功率LED应用分析LED光源寿命可达十万小时，这是大家一直所强调的优点，但目前大量的信息反馈表明众厂家认为的所谓的长寿命LED竟遇到严峻的挑战,许多工程个案无法看到此项优点，反而给使用者看到的是光衰严重且寿命短，使用寿命不足几千小时，距厂家宣传的十万小时相差甚远。这就是大家在使用时忽略了LED本身电特性的影响。尤其是我国交通信号灯大量使用的LED光源,就出现了大量故障的现象。LED应用厂家不得不重新面对这一现象。本文就高功率LED应用中的主要问题，介绍了减少光衰、解决散热、LED防水应用、定电流驱动技术。 关键字：光衰、流明维持率、散热、防水灌胶技术、驱动控制、定电压、

2、定电流  高功率、高亮度LED具有非常广泛的用途，热点应用主要包括以下几个主要方面： 1、大、中、小屏幕显示器：各种广告牌、体育记分牌、金融和交通指示牌等。2、汽车用灯：包含汽车内部的仪表板、音响指示灯、开关的背光源、阅读灯和外部的刹车灯、尾灯、侧灯、头灯等均在逐步采用LED显示。3、背光源：主要是液晶LCD显示器上用的背光源。4、交通信号灯：主要用超高亮度红、绿、黄色LED。5、景观照明、装饰灯及各种专用显示器5、白光照明 但目前应用中许多工程个案却无法看到此项优点，反而给使用者看到的是光衰严重且寿命短，根本用不到一万小时就坏了。通常在LED、LED显示屏等应用领域里，

3、往往只强调LED发光强度，没有从LED的物理特性方面入手解决影响LED光衰现象和最佳工作电压电流的问题。 为了追求亮度，人们往往不顾LED的起始燃点电压和正常工作电压，LED则处于极限状态下工作，其结果是：1、影响LED的寿命；2、能耗高；3、对于串、并联结构中使用的LED不能分给最佳的工作电压；4、由于LED器件起始燃点电压的离散性，在应用中很难做到精细调整其工作电压。其实从LED被大量使用在照明应用时，大家所使用的LED是电子工业界最常使用在指示功能的3mm-5mmLED，利用简单的电子电路加大电流即可增加其发光强度，但是LED只获得了短暂的高亮度却失去了LED应有的

4、寿命。真正要将LED应用在照明上，LED的本身品质及控制电路都相当重要。 「品能光电」了解到照明应用的所有需求，因此我们慎选LED且坚持不使用3mm-5mmLED作为照明设备光源，我们使用LUMILEDS超高亮度LED（Superflux系列及Luxeon系列），不论是光输出及寿命均是传统LED无一能比的。 一、LED的光衰 流明维持率：图1：不同种类光源的流明维持率 如图1所示：超高亮度LED具有优秀的流明维持率。传统的白炽灯寿命不到两千小时。 5mmLED在2,000小时时光衰20%以上，到6,000小时时光衰达到50%，到10,000小时的时候光衰达到70%，基本上

5、已经不会看到光了。 超高亮度LED却可以在10,000小时时光衰10%（流明维持率90%以上）。50,000小时光衰30%（流明维持率70%以上）。 二、LED的散热 LED发光是靠电子在能带间跃迁产生光，其光谱中不包含红外部分，LED的热量不能靠辐射散出，因此LED是“冷”光源。目前LED的发光效率仅能达到10%--20%，也就是说，还有80%--90%的能量转换成了热能，如果LED芯片的热量不能散出去，会加速芯片的老化，还可能导致焊锡的融化，使芯片失效。所以芯片的温度不能超过125C。LED芯片的温度Tj可由下式求出：Tj=Ta+Qja*P式中，Ta为环境温度，P为L

6、ED的功率（瓦）；Qja为芯片和环境之间的热阻，其单位为度／瓦。显然，要想有效地降低芯片的温度，就必须尽可能减少热阻Qja。因此为了保证LED的寿命，散热成了大功率LED应用的一个关键因素。LUMILEDSFLIP-CHIP提高了内量子的效率，从而增加了芯片的发光效率，从根本上减少了热量的产生。此外通过改进LED的封装结构，使热量更容易散出来。 a.用倒装焊的结构，利用硅片来散热b.用极薄的导热胶将GaN芯片粘在方型的铝热沉上，与5mm的LED仅靠碗状模具散热相比，更有利于热量的传输。c.使用中将封装好的LED固定在合适的散热板上。 1、LED芯片结构比较由于传统的5mm

7、LED的半导体材料都长在不导电的二氧化硅基板上，因而P、N型电极必须制作在同一面（图2），如此一来，电极垫（bondingpad）会遮住约1/4的光，对发光效率产生不利的影响。 采用覆晶式（倒装焊）的封装方法（图3）： 一来可以避开电极垫遮光的效应，二来可将往下的光线借由反射镜的帮助将光引导向上，可增加1.6倍的发光效果。同时这种封装结构可较大的改善二氧化硅基板散热不佳的问题；除此之外，底座的硅片可导电，因此也解决了防静电的问题。 2、LED封装结构比较图4：5mmLED横截面视图 图5：LuxeonLED横截面视图   图7