宏达节能照明 提高LED光源耐温性的探讨

提高LED光源耐温性的探讨

宏达节能照明生产工厂车间工矿灯具
　　
　
　　一，LED灯效?/div>
　　由LED光源发出的光通量（lm）除以光源（W）消耗的功率称为LED发光效率，单位为lm/W.
　　区分瞬态光效和稳态光?/div>
　　瞬态光效是LED光源的短时光电转换特性，与芯片和荧光粉的量子激发能力，胶体的折射率，透射率，支架结构的反射率有关?（反射器），以及芯片的结温。基本上无关紧要。它仅测量对比度，瞬态光效果不代表实际工作状态?/div>
　　稳态光效是指当LED光源工作一段时间然后稳定时测量的光通量与电功率之比，芯片的结温不再升高，并且光强度不会改变。稳态光效是指除了驱动电源之外的LED整体灯的系统光效，它反映了实际工作的LED的集成光，电和热特性。稳态光效包括系统的热传递和散热的温度变化状态，以及LED的瞬态光和电特性，也称为系统光，这是真正的工作效率。整体灯?/div>
　　二，LED热阻
　　LED热阻
　　热阻通常是指通过物体的热流阻力。它取决于材料的性质。热阻的大小与热流通过的路径的长度成比例，与路径的横截面积成反比，并且与材料的热导率成反比。这是：
　　的Rth=L /Sλ
　　2.区分光源的内部热阻和光源的外部热?/div>
　　对于该系统，LED热阻包括：光源的内部热阻和光源的外部热阻如图1所示?/div>
　　提高LED光源耐温性的实验探讨
　　光源的内部热?/div>
　　光源的内部热阻也称为封装热阻，包括：
　　?）LED芯片材料本身的热阻RL1?/div>
　　?）芯片和基板（散热器）的接合热阻，RL2?/div>
　　?）衬底传导热阻RL3?/div>
　　?）灌封胶体热阻，RL4?/div>
　　?）透镜热阻，RL5?/div>
　　光源的外部热阻包括：
　　?）散热片下的导热硅胶的导热系数RO1?/div>
　　?）CCL热阻，RO2?/div>
　　?）覆铜层压板和铝基板之间的绝缘膜的耐热性，RO3?/div>
　　?）铝基板，RO4的热阻?/div>
　　?）铝基板和散热器之间的导热性产生热阻RO5?/div>
　　?）散热器热阻，RO6?/div>
　　应用中光源的内部热阻是封装的热阻。它与光衰和长寿有关。它是衡量光源质量的重要指标。它不能为灯的用户改变，也就是说，系统设计无关。系统功效与系统的热阻成反比。热阻越低，光效越高?/div>
　　3，利用稳态光效比与瞬态光效率来测量系统的光热特?/div>
　　目前，LED光源的热阻测量尚未发布标准。通常，根据普通半导体器件的热阻测量方法采用电压测量方法，首先测量K值，然后计算PN结对PN结的热阻。还有光谱学，光热电阻扫描和光学功率方法。由于测量过程的复杂性和规范的难度，它仍然没有被广泛使用。通过传热引入LED“热阻”只不过是希望通过测量找出每个光源和灯的每个节点的温升，从而设计光源温度在安全范围内工作，减少LED灯衰减。事实上，测试结温和计算热阻的目的只是为了比较系统的传热性能，以优化散热/成本比。这消除了弯曲拐角以重复测量和计算的需要，并且操作复杂性不够准确。我建议只要在LED灯系统中测量每个级别的传热路径之间的温差，就可以表示它们之间的热阻，也就是说?ldquo;节点温差”用于理解“热量”抵抗?rdquo;。我建议使用稳态光效比与瞬态光效率来测量系统的光热特性。测量方法：首先测量transient的瞬态光效。当系统工作热稳定性时，光源温度不再升高，光强不再下降，相对稳定后测量稳态光效。稳态光效除以瞬态光效应是稳态光效和瞬态。光效比，根据热阻与光效的反比关系，该值的比值可以看出系统光的质量或不同灯的热阻，注意通常的测量，以消除电源。例如，两个不同?a href='/a/ludeng/' target='_blank'>路灯A和B分别测量它们的瞬态光效率与稳态光效率的比率，A=95％，B=90％，那么可以得出结论A优于B.该测试方法简单易行。操作时，笔者建议，经过讨论和改进后，应在工业测量规范和技术标准中推荐测量方法。三，LED灯衰?/div>
　　1，LED灯衰减：LED灯衰减意味着LED经过一段时间的照明后，其光强度会低于初始光强度，并且无法恢复，也就是说，减少部分称为光衰减LED。目前，中国尚未制定LED光衰的定义和通用标准?GB/T 24823-2009要求LED模块的性能要求规定的流明维持率。当点火点为3000h时，流明维持率应不低?2％。仅测试室内照明的一种产品。业界普遍呼吁该国尽快制定LED。光衰衰标准?/div>
　　2，LED光衰是光源元件超过温度限制的不可逆损坏现?/div>
　　众所周知，LED工作后，随着芯片结温的升高，其光强度会降低，光效会降低。这是半导体固有的物理特性，因为它随温度变化。只要光源的某个部件没有超过温度限制，LED就会停止。温度下降到原来的値后，其光强将恢复到原来的状态，也就是说，无论LED工作多长时间，只要初始光强度恒定，就不能认为是光衰。光衰是指由于工作温度较长而超过极限的光源。光强度没有恢复到最初的昵称，但光通量的不可逆减少是光衰减的真正含义?LED光衰减是不可逆的损坏现象，其中光源组件超过温度极限?/div>
　　3，目前所有芯片和封装厂的光效是瞬态光?/div>
　　有人认为CREE在美国宣布的LED芯片结温与LEF光衰减曲线之间的关系。很多人把它视为LED芯片的光衰减曲线，甚至包装厂也会将其复制到工厂规格书中。这是错的?/div>
　　提高LED光源耐温性的实验探讨
　　上述CREE中公开的温度与光通量/光功率之间的关系是基于用户的表达，即在设计使用期间芯片不应超过某个结温范围，以确保光通量减小或光衰减发生在额定光功率。笔者认为，这组曲线并不是LED芯片光衰的因果关系。它应该是与LED光源的光通量和温度相关的各种组件的综合曲线。许多人认为这组曲线是纯芯片光衰减的原因，并且不包括荧光粉，粘胶纤维，支架和温度相关的系统组件。这是一种误解。无论LED光源是在Ta=25°还是Ta=85°C下进行测试，它都是在一定温度下光源系统的稳态测量值。由于稳态光效应受许多温度变量的影响，因此测试复杂性不够准确。而且时间更长，因此所有芯片工厂和包装工厂目前的标称光效是瞬态光效，以及下游用户接受度。无论世界上哪家公司发布产品性能指标都必须可操作且可重复，这意味着购买您产品的客户无法或难以测试其规格，他们无法通过。一些国外厂商故意夸大光效比传统价值不实用，因为LED光效和光衰不是LED芯片的单一因素造成的，它与系统热阻的许多条件有关，取实验室光效只有宣传意义没有实际意义。如果一家公司推?03LM/W产品并且没有将其出售给市场，那么该行业就无法理解并同意。这不是决定LED光效芯片的唯一原因，也不是主要原因。盲目追求某个品牌而不关注系统设计的用户是一种误解，它将是费力且无效的。结?/div>
　　讨论LED光效，LED热阻和LED光衰等广泛流行的专业词汇，区分瞬态光效和稳定光效的意义在于进一步揭示LED光衰的原因并找出解决方案。同时，定义LED技术术语的定义，建立相关的技术标准无疑是有益的?/div>
　　四，LED光衰的原?/div>
　　1，LED光衰是光源材料损坏引起的不可逆衰减故?/div>
　　LED光衰减意味着在LED照射一段时间后，其光强度将低于原始光强度，而低部分是LED的光衰减。目前，我国还没有建立LED光衰标准，工业内部规?000H每小时光通量维持?ge;70％，这被认为是无效的?/div>
　　如图2所示，光通量的减少不等于光衰?/div>
　　众所周知，LED工作后，随着芯片结温的升高，其光强度会降低，光效会降低。这是半导体固有的物理特性，因为它随温度变化。只要LED光源的某个部件没有超过温度限制，LED就会在温度恢复后停止恢复。也就是说，无论LED工作多长时间，只要初始光强度恒定，就不能将其视为光衰。笔者认为，LED光衰是指LED光源因某些材料损坏而不再恢复的故障现象，即LED光源没有光通量损失（初始光强度）和有损光通量（在指定时间内衰减不可恢复的光强度。比例?/div>
　　3，LED光源光衰的主要原因是凝胶不耐温
　　众所周知，芯片（包括荧光粉）是无机材料。实验表明，芯片和荧光粉在百度的两三个高温操作原理上都不成问题。从光源系统来看，LED光衰减的主要原因是凝胶不耐温。目前，最好的包装橡胶的耐温性只有百度。测试证明，当散热器足够大时，经常使?0W集成光源。高?00度以上，无论是灌封胶还是PPA在长期高温操作中都不可避免地会引起胶体开裂，碳化和与芯片分离并导致光衰?/div>
　　提高LED光源耐温性的实验探讨
　　从灯具系统来看，LED光衰与系统热阻有关，包括散热通道，散热材料，散热方法和温度相关元件?/div>
　　LED光源的光衰减由支撑体的结构，芯片，磷光体的质量，凝胶的耐温性以及包装过程的过程决定。这些条件由包装厂选择，优选的是包装支架和凝胶的耐候性。从某种意义上说，LED封装的核心技术应该是封装支架的开发和制造技术，它决定了LED光源的目的，功能和性价比?/div>
　　第五，提高LED光源的耐温性可以减少LED光衰
　　1.为什么要提高LED光源的耐温性？
　　众所周知，LED属于半导体低温加热装置。低温热源在自然散热条件下具有低散热效率?LED通过对流和辐射将热量传递给空气。如果LED散热器与环境温度之间的温差很小，则散热会增加。器件的面积几乎没有散热变化。理论研究表明，辐射热耗散与温度的四次方成正比：Q=εσS（T w 4 -T0 4），温差越大，散热越多。也就是说，在相同的环境温度下散热器的温度越高，散热的热量就越多。因此，适当地增加了散热器的工作温度，并且控制了在LED光源长时间工作而没有光衰减之后稳态光效果不会发生很大变化的原理。这种改善LED光源耐高温性的设计思想不仅基于平衡散热和成本考虑，而且主要允许LED光源在更高温度下安全工作而不会发生光衰。这不仅减少了散热器的数量和成本，而且增加了芯片工作电流的承载能力，同时达到了减少LED光衰减和延长使用寿命的目的，多次获胜的设计革命?.如何使LED光源承受高温
　　自LED问世以来，该行业已投入巨资研究LED光衰?LED冷却影响了LED人员的每一根神经，并尝试了很多方法，其中包括：
　　*倒装芯片技术：倒装芯片技术早?0年前，国外大公司就投入巨资研究，旨在避免使用基板胶模焊接技术，不仅消除了倒装芯片表面的致命伤害在表面上，还有直接焊接技术可以有效地降低封装的热阻，并使光源能够承受高温。该行业通常被认为是LED封装的尖端技术。但人们不得不问：经过多年的研究和实验，为什么倒装芯片技术无法取代正负载芯片技术并成为主流？其根本原因在于早期的倒装芯片工艺不仅依赖于陶瓷衬底，而且还依赖于铝（铜）衬底，由?80度（两次）过焊接经验而受到材料和元件的损坏。与金属基板相比，陶瓷基板具有低反射率，并且难以增加瞬态光效应。陶瓷基板的导热率和芯片的有限接触面积也决定了稳态光效果难以改善。加工和安装不像金属基板那样简单方便。倒装芯片工艺是两次焊接，陶瓷基板+铝基板双热阻足以抵消上述优点。此外，倒装芯片工艺的热压焊接和回流焊接设备昂贵且不成熟，而倒装芯片技术的未来仍然是LM \元值，即光效是第一位的，价格是王道。因此，它造成了一个小工厂观望，而大型产品的推广很难。倒装芯片技术的未来发展方向是与镜面铝COM结合，第二是与荧光膜接枝?/div>
　　*，荧光粉远离芯片技?/div>
　　磷光体和封装化合物紧紧包裹芯片，严重影响散热。使磷光体远离芯片可以降低光源封装的热阻。国际上，荧光粉和芯片分离技术有多达两三百项专利，但到目前为止市场还没有成功看到这类产品，因为这项技术的难点在于如何改变荧光粉后的层间介电折射匹配远离芯片和芯片。如何用裸金线保护也是一个技术难题。目前，一些工厂在小体积电源实验中使用荧光膜，但制造工艺和材料耐候性尚不成熟。远离芯片技术的荧光粉不仅可以降低光源封装的热阻，更重要的是，它可以去除包装厂的胶水和泵。真空，烘烤等复杂工艺。一旦突破无疑是一场改变包装格局的技术革命?/div>
　　*，液体冷却技?/div>
　　将芯片散布到冷却液体中的方法是将LED浸入透光和导热液体中。由于液体的热交换，热量迅速传递和消散。只要芯片和导热液之间存在温差，其热流交换就不会停止。它可以大大降低封装的热阻，是一个非常好的设计理念。国内外许多专家都提出了这种方法，并且有无数专利。但是，在实际设计中，液体在较小的封装空间内冷却，并经受高低温反复变化而不会泄漏，结构设计非常困难?。在集成（COB）封装中，对于多个低功率阵列，可以增加光强度/热阻比，因为光强度与散热平行?/div>
　　*。皮革基础橡胶，皮革去填胶，皮革耐高温和易损材料，以提高光源的耐温性?/div>
　　*。减少光路的全反射，优化光角，提高LED光源的光效率，减少系统发热?/div>
　　*。去除铝基板以改善稳态光效率和瞬态光效率比?/div>
　　*。减少镜头光分布损失?/div>
　　*。减少保护构件的光阻损失?/div>
　　结论
　　LED是一种低温半导体加热装置。低温热源在自然散热条件下具有低散热效率。在相同的环境温度下，温差越大，散发的热量就越多。散热器的温度越高，散热量就越多。因此，适当增加热交换器的工作温度，并且控制LED光源长时间工作后不发光衰减的原理。可以有效减少LED光衰。这种设计理念不仅可以减少散热器的数量和成本，还可以增加芯片工作电流的承载能力，同时达到减少LED光衰和延长使用寿命的目的，这是一项多项成就的设计革命?/div> 〖官方网?>?/a>