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封装设计对大功率白光LED光通量衰减的影响

2023-09-22 17:05:59
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不同的彩色d5mm LED光输出的衰减情况如图2-42所示。红光LED的光输出衰减速率比白光LED慢,而绿光和蓝光LED则以中等的速率衰减。白光LED被封装在一个与外界隔离的灯具中,环境温度将影响白光LED的光输出衰减速率。不同白光光源的光输出随时间变化的情况。

目前已成功开发出封装尺寸只有34mm×2.8mm×1.2mm的大功率白光LED,与原产品相比,其封装面积和封装厚度大约分别减至1/15和15,***大可通过500mA电流,可应用于各种照明设备。大电流白光LED能大幅减小尺寸主要得益于通过采用陶瓷封装提高了散热性能。原来的产品使用的是热传导性较差的树脂封装材料,所以,需要加大封装尺寸来提高散热性能。

近年来,随着大功率白光LED封装技术的发展,可以减小白光LED结点与插脚间的热阻,把封装外壳做成扁平状,从而通过缩短结点与插脚之间的距离来缩短传输的距离。同时,引线支架的直径更大,引脚增大,并使用热传导性能较好的材料制作,能使热量更快地散发出来:使用能耐高温的环氧树脂,解决了高温和散热问题。因此,可以利用大芯片进行封装,致使其工作电流由一般的20mA增大到350mA、700mA甚至1000mA,其功率可以达1W、3W甚至5W。这种封装结构的辐射形视角很宽,因此,该白光LED的光学效率也较高。

①使用材料不同。一般白光LED使用环氧树脂安装板,而大功率白光LED需要使用铝基线路板( MCPCB)。

②生产工艺不同。一般白光LED采用波峰焊或手工焊均可,而大功率白光LED需要使用贴片焊机。

③配套的电子元件不同。因为焊接工艺不同,所以,与一般白光LED配套的电子元件也是需要采用波峰焊或手工焊的一般元件,而与大功率白光LED配套的电子元件都需采用贴片元件。

④自动化程度不一样。由于生产工艺不一样,贴片式生产的自动化程度高,可以使用流水化生产线;而一般白光LED和一般元件由于外观、结构差异较大,因此有相当一部分工作(如插管等)都需手工完成,这样导致两者加工质量也不一样。

⑤加工性能保障不一样。由于静电防护等措施是影响白光LED使用寿命的重要因素而一般白光LED生产的自动化程度不高,因此,静电防护等措施比较难以实施。大功率白光LED的生产工艺比较容易保证白光LED的完好性能。

⑥集成化程度不一样。由于大功率白光LED采用贴片式工艺,因此可以高度集成化,可以把灯板和电源等都做得很小,而一般白光LED及其配套元件难以实现。

⑦结构设计要求不同。因一般白光LED的功率小,单只白光LED发热低(当然这些白光LED承受发热的能力也低,散热效果也差),而且分布在整个发光面内,因此,对其散热方面的改善措施难以实施。而大功率白光LED相对集中,又是使用贴片工艺安装在铝基板上,因此,容易设计散热器,把白光LED灯板直接安装在上面以改善其散热效果。

⑧配光设计要求不一样。一般白光LED因为使用的芯片数量多且均匀分布在整个发光区域内,因此,配光时需要与白光LED对应。而大功率白光LED使用的芯片数量较少,因此,把整个灯板置于发光面的轴心附近,在配光时近似地当作集中光源来进行设计。

⑨使用效果不一样。一般白光LED由于发出的光分布在整个发光表面的范围内,相互之间的距离较大,因此,投射在发光表面上的效果是能比较明显地看出点状分布的发光光源并且由于白光LED光源本身光强分布中存在强弱,加上封装中经常存在光斑及不均匀现象,整个发光表面势必存在明暗之分;加上配光时采用的是一一对应的方式,因此,在有一只或串白光LED失效的情况下会出现暗斑。而大功率白光LED由于相对比较集中,在配光时也近似地当作集中光源进行处理,因此上述缺陷均能避免。

⑩使用寿命不一样。由于大功率白光LED具有以下特点,因此可以延长使用寿命

1.芯片数少,支路少,因此容易使用支路恒流电源,保证各只白光LED有着相同的供电环境,即使其中有个别失效也不会影响到其他白光LED的供电电流。

2.散热效果好,结温相对会降低,因此寿命就会延长。

3.允许工作电流较大,是一般白光LED的十几倍,因此,电流波动几毫安对大功率光LED根本不会造成影响。因此,对电源精确控制的依赖性较小,也有利于延长寿命。

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