一.LED灯珠封装组成及各部分对性能的影响
芯片+导电银胶+支架+荧光粉+硅胶透镜,
荧光粉涂抹方式对白光LED发光分布与色温均匀度影响很大, 支架的导热与封装工艺对散热影响很大,
封装原材料选择:芯片,基板,支架,散热器和填充材料必须是低热阻,高导热率的材料。
二. LED 的恒流驱动知识及常见四种驱动电路
用白色LED 为显示器或其他照明设备作背光源时,需要对其进行恒流驱动,主要原因是: LED 正向导通电压的典型值3.0V~4.0V,驱动电流为20mA。如果只是用一个固定的 正向电压驱动LED,可能会产生变化范围较大的正向电流。图1 给出了6 个随机的白色LED的 正向电流随正向电压的变化关系曲线,如果用3.4V驱动这6 只LED,相应的正向电流差别较大:10mA~44mA,取决于具体的LED 特性曲线。
为保证可靠性,驱动LED 的电流必须低于LED 额定值的要求,典型最大值一般为30mA, 但是,从图2 可以看出:当环境温度升高时所允许的额定电流会降低,例如,当温度达到50℃时 电流需在20mA 以内。通过观察图1、图2 不难得出这样的结论:只是用恒压方式驱动白色LED 的方案可靠性较差。另外,用恒定电流驱动白色LED 还可以获得亮度和色度的一致性。图
常见四种驱动电路
LED灯具的散热通道 散热 LED PN结 衬底 芯片级 共晶焊接 金属芯线路板 器件级 焊料与粘接料 接触层 散热器 灯具级 大气
热学设计原则
总原则是使芯片,器件,灯具结构具有低热阻和高效散热器使芯片上产生的热量,能通畅地传到散热器上,并有效散发到环境中去。 LED 灯具总热阻就是结构层热阻之和 从热学分析的角度,可得出如下几条设计原则 1. 结构层越少越好; 2. 层的厚度越薄越好; 3. 层的面积越大越好;
4. 面积一定时,长形与环形较好; 5. 材料的热导系数越大越好
经验数据 1W LED 散热面积21(L)*16(W)*40(H)(MM)。 相关材料的导热系数
热导系数的单位为W/MK,即截面积为1平方米的柱体沿轴向1米距离的温度为绝对温度1K 时的热导功率。(1K=1C) 材料 SI SiC AL203(蓝宝石) SiO2 GaAs InGaN 导热硅脂 银胶 Au-Sn(80-20) 热导系数(W/MK) 125-150 283 35-40 1.2 44-58 170 0.5—2.0 1.5-25 57.3 材料 银 铜 金 铝 AL6063铝合金 AL1070铝合金 黄铜 铟 锡 热导系数(W/MK) 427 398 315 237 201 226 109 81--86 67
LED路灯热学设计
1. R1-3 芯片热阻
采用MVPLED 金属衬底 热阻0.19C/W 正装蓝宝石100UM 薄衬底 2.91C/W 正装蓝宝石150UM 厚衬底 4.37C/W 2. R3—5 焊线热阻
采用MVPLED AuSn共晶 0.23C/W MVPLED 银浆 2.23C/W 蓝宝石100UM 银浆 4.95C/W 蓝宝石150UM 银浆 6.41C/W 功率LED不同结构热阻的比较
1. 正装晶片/银胶固晶 7.60C/W 2. 正装晶片/共晶固晶 3.77 3.硅衬底金球倒芯片/银胶固晶 5.84 4. 硅衬底金球倒芯片/共晶固晶 4.30 5.A/N封底共晶倒芯片/银胶固晶 3.62 6. A/N封底共晶倒芯片/共晶固晶 2.09 7.MV芯片/共晶固晶 1.22
1W功率器件RT已从四年前25C/W下降到目前的5—9C/W;MVPLED共晶技术的采用已降到3.2—3.8C/W 3.R5—6焊接或粘接层
焊粘热导系数比粘接物高几十倍,尽可能采用焊料层薄 4. R7—8 接触层与散热器之间的接触
平面之间的硬接触在加导热硅脂是通用选择,接触面要尽可能平,要大。 5. R8—9散热器
在LED路灯上,一般采用热导系数高的铝合金压铸或拉伸均可,关键是表面积要尽可能大,有利于形成气流,雨水冲刷灰尘,不至于积土后影响散热。
6. 驱动电源也产生热量,尽可能远离LED灯具,以免加大LED温升
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