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LED芯片的技術(shù)和應用設計知識
文章來(lái)源:東臺市亨利通電子元器件有限公司   添加時(shí)間:2012/12/25 18:54:29 點(diǎn)擊率:6735

燈具散熱、光學(xué)、驅動(dòng)IC設計舉足輕重

提高散熱效能延長(cháng)燈具使用壽命

燈具的壽命一直是大家所關(guān)注的主要問(wèn)題之一。建構良好的燈具散熱系統,單靠選擇熱阻低的LED組件并不夠,必須有效降低PN接面到環(huán)境的熱阻,以盡可能降低LED的PN接面溫度,提高LED燈具的壽命和實(shí)際光通量。與傳統光源不同的是,PCB即是LED的供電載體,同時(shí)也是散熱載體,因此,PCB和散熱器的散熱設計也尤為重要。此外,散熱材料的材質(zhì)、厚度、面積大小及散熱接口的處理、連接方式等都是燈具廠(chǎng)商所要考慮的因素。

光學(xué)設計應妥善發(fā)揮LED標準

LED的方向性和點(diǎn)光源是不同于傳統光源的最典型特征之一,如何利用LED此兩大特性為燈具光學(xué)設計的關(guān)鍵。通過(guò)LED的二次光學(xué)設計,LED燈具可達到比較理想的配光曲線(xiàn),如在室內的整體照明中,要求燈具的亮度高,可使用透過(guò)率較高的燈罩以提高出光效率;另外也有燈具中加入導光板技術(shù),使LED點(diǎn)光源成為面光源,提高其均勻度而防止眩光發(fā)生;此外部分輔助照明、重點(diǎn)照明則需要一定的聚光效果以突顯被照物,則可以選擇配一些聚光透鏡或反光杯來(lái)達到光學(xué)要求。

驅動(dòng)設計須確保恒流輸出量

LED對驅動(dòng)電路的要求為保證恒流輸出,因LED正向工作時(shí),LED正向電壓相對變化區域很小,為保證LED驅動(dòng)電流的恒定也就是確保LED輸出功率的恒定。另外,調光設計也是目前驅動(dòng)電路的主流設計之一,此在一些情景照明中應用較多,根據不同環(huán)境調配不同亮度,充分達到節能效果。目前驅動(dòng)器的主要設計方向圍繞在提高電源功率因子、降低耗電量、提高控制精度及加快響應速度為主。除了驅動(dòng)電源的設計之外,PCB布線(xiàn)及串并聯(lián)方式也是設計考慮。

標準制定不可或缺

LED照明作為一個(gè)嶄新的領(lǐng)域,需要產(chǎn)品標準、測量標準、控制與接口標準等的制定,加上目前市面上的LED照明產(chǎn)品良莠不齊,眾多產(chǎn)品信息皆不夠完整,容易誤導消費者,同時(shí)還有來(lái)自包括有機發(fā)光二極管(OLED)等其他高效率光源和傳統低價(jià)光源之競爭,LED照明產(chǎn)業(yè)急需一套完善的標準體系來(lái)維護和促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的健康可持續發(fā)展。目前美國的能源部(DOE)正在積極推動(dòng)關(guān)于半導體照明的相關(guān)標準,中國大陸、臺灣、韓國、日本等也都在積極展開(kāi)LED標準的制定工作。

照明用大功率LED技術(shù)挑戰重重

雖然LED在室內照明的重點(diǎn)照明和裝飾照明獲得發(fā)揮空間,但LED離真正的通用照明或者環(huán)境照明還存在諸多挑戰,如初期成本、低色溫的發(fā)光效率、顯色指數及系統的可靠性等。

透過(guò)整體系統優(yōu)化降低初期成本

就室內照明而言,尤其是家庭照明對成本相對比較敏感,雖然LED燈的款式不斷增加,發(fā)光效率也越來(lái)越高,但價(jià)格昂貴的問(wèn)題依然存在。此有待進(jìn)一步調降LED光源價(jià)格,同時(shí)須要從整體系統的層面去優(yōu)化設計,降低總成本。從緊湊型熒光燈在剛進(jìn)入市場(chǎng)初期的15美元左右降低至目前的1.5美元以下,由此可知,隨著(zhù)市場(chǎng)不斷發(fā)展,不久的將來(lái),LED燈的價(jià)格也較為普羅大眾接受。

擺脫熒光粉限制低色溫發(fā)光效率

室內家庭照明往往會(huì )傾向于4,000K以下的偏低色溫,暖白光讓整個(gè)環(huán)境變得較為溫馨放松;而冷白光會(huì )給人干凈、高效及明快的感覺(jué),適合于辦公室的照明和室外的照明。而受到熒光粉的影響,LED低色溫時(shí)的發(fā)光效率往往要比高色溫時(shí)的光效低約30%。

混合紅光LED兼顧光效和顯色指數

LED的光效越高,其顯色指數往往有些偏低,而室內照明要求能夠客觀(guān)顯示物體的明暗度與色彩性,獲得人眼直接觀(guān)察外部景物的真實(shí)效果,因而通常需要較高的顯色指數。此需要LED在發(fā)光效率提升的同時(shí),進(jìn)一步提高顯色指數,但也可以通過(guò)在燈具層面混入一些紅光LED來(lái)得到顯示指數大于90的效果。

提高大電流驅動(dòng)效率縮減LED成本

現階段,1瓦的LED驅動(dòng)電流可達350~1,000毫安,但通常在大電流驅動(dòng)條件下,雖然光通量提高,但整體的效率下降比較明顯,因而在整體成本和系統光效之間須找尋平衡,若能夠提高LED在大電流驅動(dòng)下的發(fā)光效率,則可保證在較高系統發(fā)光效率前提下,大幅縮減所需LED顆數,從而明顯降低成本。

減小LED的封裝尺寸有助于加大設計彈性

LED室內燈具的發(fā)展在節能環(huán)保健康的前提下,也會(huì )朝藝術(shù)化、迷你化和個(gè)性化的方向發(fā)展,因而縮小LED的封裝尺寸可加大在燈具設計時(shí)的靈活性和創(chuàng )新空間。在某些須使用混光來(lái)提升顯色性的場(chǎng)合,較小的封裝尺寸會(huì )有利于混光透鏡的設計和混光的效果。

關(guān)鍵組件提高系統壽命、可靠性缺一不可

對于LED在通用照明中的應用,須從系統的角度來(lái)提高整體效率、壽命和可靠性。傳統照明產(chǎn)品的系統組成相對簡(jiǎn)單,而LED照明系統涉及多個(gè)組件(圖5)。

 

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