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LED照明灯具——LED芯片(2)

2023-11-28 17:22:25
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就目前情况来看,市场上LED单芯片功率通常为1~5W,光输出仅几百流明。要使LED真正大规模应用于道路照明等公众场所,LED光源的光通量必须达到几千流明甚至上万流明,如此高的光输出量是无法通过单芯片来实现的。为满足如此高的光输出要求,目前国内外大多采用多LED芯片(通常为1W)的光源组合在一个灯具中来满足高亮度照明的要求这种方式在一定程度上解决了单芯片光源亮度不足的问题,但是存在以下问题。

①灯具制作过程烦琐,生产效率低,可靠性不高。

②灯具设计受单管LED排列数量和排布方式的限制,生产的灯具在外形美观和保证性能方面难以兼顾

③灯具的二次配光设计复杂,难以满足不同照明设计的要求,而且会造成灯具光效降低。

④数百只单芯片LED布置在同一灯具中,必须要求各单芯片LED的光电性能参数一致,否则会大大降低灯具的光电性能和使用性能。

⑤在使用过程中容易出现因局部故障导致的盲点,产生暗斑,增加维护成本。为解决上述技术难题,提出了多芯片封装大功率LED照明应用技术课题。目前国内生产的LED灯具大都是采用1W的LED芯片多个串、并联进行组装,这种方法的热阻比采用先进封装技术的产品高,不容易造出高品质的灯具;或者采用30W、50W甚至更大的模组进行组装,以达到所需要的功率。这些LED有用环氧树脂封装的,也有用硅胶封装的。二者的区别是:环氧树脂封装的耐温能力较差,时间久了易老化;硅胶封装的耐温能力较好,使用时应注意选择。

通过多芯片大型化、改善LED发光效率、采取高光效封装及大电流化,可实现高亮度目标。采用多芯片与散热器整体封装,或采用铝基板多芯片封装,再通过相变材料或散热硅脂与散热器相连接,做出的产品的热阻比用LED器件组装的产品的热阻小,更利于散热。

采用LED模组的灯具,其模组基板一般为铜基板,它与外散热器的连接要使用好的相变材料或好的散热硅脂,保证铜基板上的热量能及时传到外散热器上去。如处理不好,则易使热量堆积而造成模组芯片温升太高,影响LED芯片正常工作。多芯片封装适合制造普通照明灯具,模组封装适合空间有限的场合,用于制造紧凑型LED灯具(如汽车主照明的头灯等)。

LED芯片热量的多少并不是影响LED应用的主要问题,热量集中(从而形成热点)才是问题的关键。对一般标准的LED芯片而言,1W芯片的热通量大约为100Wcm2,3W芯片的热通量则高达300W/cm2,而一般CUP的热通量才为60~130W/cm2。热量集中在尺寸很小的晶片内,晶片温度将升高,引起热应力的分布不均匀,晶片发光效率和荧光粉发射效率下降。当温度超过一定值时,器件失效率呈指数规律增大。当多个LED密集排列组成白光照明系统时,散热问题就更严重了。

(未完待续……)

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