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白光大功率LED长寿低耗电技术

2022-02-12 11:34分类:电子元器件 阅读:

 

  白光LED升温难题具体做法是减少封裝的热特性阻抗;保持LED的使用期限具体做法,是改进集成ic外观设计、选用中小型集成ic;改进LED的发亮高效率具体做法是改进集成ic构造、选用中小型集成ic;对于发亮特点匀称化具体做法是LED的改进封裝方式,一般觉得2005~2006年白光LED有望逐渐选用以上防范措施。

  相关LED的使用期限,比如改成硅质的橡胶密封件与陶瓷封装原材料,能使LED的使用期提升10%,尤其是白光LED的发亮频带带有光波长小于450nm短光波长光源,传统式环氧树脂胶橡胶密封件非常容易被短光波长光源毁坏,大功率白光LED的大光量更加快橡胶密封件的劣变,依据商家检测数据显示持续上灯不上一万小时,大功率白光LED的色度早已减少一半之上,没办法达到照明灯具灯源寿命长的主要规定。

  相关LED的发亮高效率,改进集成ic构造与封裝构造,都能够做到与低输出功率白光LED同样水平,关键因素是电流强度提升2倍之上时,不仅不易从大中型集成ic取下光源,結果反倒会导致发亮高效率比不上低输出功率白光LED的困境,假如改进集成ic的电级结构,理论上就可以彻底解决以上取光难题。

  相关发亮特点匀称性,一般觉得只需改进白光LED的莹光体原材料浓度值匀称性,与莹光体的制造技术性应当能够解决以上困惑。

  如上所述提升增加电力工程的与此同时,必不可少想方设法降低热特性阻抗、改进排热难题,主要内容分别是:

  ①减少集成ic到封裝的热特性阻抗

  ②抑止封裝至印刷电路基钢板的热特性阻抗

  ③提升集成ic的排热畅顺性

  为了更好地要减少热特性阻抗,很多海外LED生产商将LED芯片建在铜与结构陶瓷做成的排热鳍片(heatsink)表层,然后再用焊接方式将印刷线路板上排热用输电线,联接到运用制冷风机强制性风冷的排热鳍片上,依据法国OSRAMOptoSemiconductorsGmb试验最后确认,以上构造的LED芯片到电焊焊接点的热特性阻抗能够减少9K/W,大概是传统式LED的1/6上下,封裝后的LED增加2W的电力工程时,LED芯片的紧密连接溫度比电焊焊接点高18K,即便 印刷线路板溫度升高到500C,紧密连接溫度最多仅有700C上下;相较下过去热特性阻抗一旦减少得话,LED芯片的紧密连接溫度便会遭受印刷线路板溫度的危害,如此一来必不可少想方设法减少LED芯片的溫度,也就是说减少LED芯片到电焊焊接点的热特性阻抗,能够有效的缓解LED芯片减温工作的压力。换个角度来看即便 白光LED具有抑止热特性阻抗的构造,假如发热量没法从封裝传输到印刷线路板得话,LED溫度升高的結果发亮高效率会急聚下挫,因而松下电工开发设计印刷线路板与封裝一体化技术性,该企业将1mm方形的高清蓝光LED以flipchip方法封裝在陶瓷基板上,然后再将陶瓷基板黏贴在铜制印刷线路板表层,依据康佳表明包括印刷线路板以内控制模块总体的热特性阻抗大概是15K/W上下。

  因为排热鳍片与印刷线路板中间的密着性立即上下导热实际效果,因而印刷线路板的制定越来越比较复杂,有鉴于此英国Lumileds与日本CITIZEN等照明灯具、LED封裝生产商,陆续开发设计大功率LED用简单排热技术性,CITIZEN企业2004年逐渐试品交货的白光LED封裝,不用独特紧密连接技术性也可以将厚约2~3mm排热鳍片的热能立即排污到外界,依据该企业表明尽管LED芯片的接合点到排热鳍片的30K/W热特性阻抗比OSRAM的9K/W大,并且在一般自然环境下室内温度会使热特性阻抗提升1W上下,但是就算是传统式印刷线路板无制冷风机强制性空冷情况下,该白光LED控制模块还可以持续上灯应用。

  Lumileds企业2005年逐渐试品交货的大功率LED芯片,紧密连接允许溫度更达到 1850C,比其他企业平级商品高六00C,运用传统式RF4印刷线路板封裝时,周边工作温度400C范畴内能够键入等同于1.5W电力工程的电流量(大概是400mA)。

  如之上详细介绍Lumileds与CITIZEN企业采用提升接合点允许溫度,法国OSRAM企业则是将LED芯片建在排热鳍片表层,达到9K/W极低热特性阻抗纪录,该纪录比OSRAM以往开发设计平级品的热特性阻抗降低40%,值得一提是该LED控制模块封裝时,选用与传统的方式一样的flipchip方法,但是LED控制模块与热鳍片紧密连接时,则挑选最贴近LED芯片发亮层做为焊接面,借此机会使发亮层的热能可以以最短路线传输排出。

  2003年飞利浦LighTIng企业以前在400mm方形的铝型材表层,铺装发亮效果为60lm/W低烧特性阻抗白光LED,无制冷风机等独特排热部件前提条件下,试作光线为300lm的LED控制模块,因为飞利浦Lighting企业有着充足的试作工作经验,因而该企业表明因为模拟仿真剖析新技术的发展,2006年以后超出60lm/W的白光LED,都能够轻轻松松运用照明灯具、框体提升导热性,或者运用制冷风机强制性空冷方法设计方案照明灯具的排热,不用独特排热新技术的组件构造也可以应用白光LED。

  相关LED的长命化,现阶段LED生产商采用的防范措施是变动橡胶密封件,与此同时将莹光原材料分散化在橡胶密封件内,尤其是硅质的橡胶密封件比传统式高清蓝光、近紫外线LED芯片上边环氧树脂胶橡胶密封件,能够更合理抑止材料劣变与光源透射率减少的速率。

  因为环氧树脂胶消化吸收光波长为400~450nm的光源的百分数达到45%,硅质的橡胶密封件则小于1%,辉度递减的時间环氧树脂胶不上一万小时,硅质的橡胶密封件能够增加到四万钟头上下,基本上与照明灯具的设计方案使用寿命同样,这代表着照明灯具应用期内不需拆换白光LED。但是硅质的环氧树脂归属于高弹力绵软原材料,生产加工上必不可少应用不容易划伤硅质的环氧树脂表层的制造技术性,除此之外制造上硅质的环氧树脂非常容易粘附粉屑,因而将来必不可少开发设计能够改进表层特征的技术性。

  尽管硅质的橡胶密封件能够保证 LED四万钟头的使用期限,殊不知照明灯具商家却产生不一样的观点,关键争执是传统式日光灯与荧光灯管的使用期限,被定位成“色度降到30%下列”,色度递减時间为四万钟头的LED,若计算成色度降到30%下列得话,大概只剩二万钟头上下。现阶段有二种增加零部件使用期限的防范措施,分别是:

  1、抑止白光LED总体的升温;

  2、停用环氧树脂封裝方法。

  一般觉得假如完全实行之上二项延年益寿防范措施,能够达到色度30%四万钟头的规定。抑止白光LED升温能够选用制冷LED封裝印刷线路板的方式 ,关键因素是封裝环氧树脂高溫情况下,再加上强光照直射会迅速劣变,按照阿雷纽斯规律溫度减少100C使用寿命会增加2倍。

  停用环氧树脂封裝能够完全解决劣变要素,由于LED造成的光照在封裝环氧树脂内反射面,假如应用能够更改集成ic侧边光源行驶角度的环氧树脂材料反射层,因为反射层会吸取光源,因此 光源的取下量会急聚骤减,这也是LED生产商一致选用瓷器系与金属材料系封裝原材料关键缘故。

  有这两种办法还可以改进白光LED集成ic的发亮高效率,一个是使用的面积比中小型集成ic(1mm2上下)大10倍的大中型LED芯片;此外一种方法是运用好几个中小型高放光高效率LED芯片,组成一个单个控制模块。尽管大中型LED芯片能够得到大光线,但是增加集成ic总面积会出现弊害,比如集成ic内发亮层的电界不均匀等、发亮位置遭受局限性、集成ic內部发生的光源放射性到外界全过程会明显衰减系数这些。对于上述难题LED生产商通过电级构造的改进、选用flipchip封裝方法,与此同时融合集成ic表层生产加工方法,现阶段早已达到50lm/W的发亮高效率。

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