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LED照明,不得不掌握的技术

编辑:苏州切尔诺钢管有限公司  字号:
摘要:LED照明,不得不掌握的技术
想做好一个照明产品最关键的几个部分不能不知,通俗的说就是配光、结构、电子,而配光、结构、电子用专业术语表达为:光性能、热性能、电性能。在此同时,配光显得尤为重要,不懂配光,就做不好照明。

光性能(配光):LED的光学性能主要涉及到光谱、光度和色度等方面的性能要求。根据新制定的行业标准“半导体发光二极管测试方法”,主要有发光峰值波长、光谱辐射带宽、轴向发光强度角、光通量、辐射通量、发光效率、色品坐标、相关色温、色纯度和主波长、显色指数等参数。显示用的LED,主要是视觉的直观效果,因此对相关显色指数不作要求,而照明用的白光LED,色温、显色指数和照度就尤为重要,它是照明气氛和效果的重要指标,而色纯度和主波长一般没有要求。

目前全球LED行业内的主流做法是在封装LED芯片形成光源或光源模组以后,在做成灯具的时候再进行配光,这样采用的是原有传统光源的做法,因为传统光源是360°发光。如果要把光导到应用端,目前飞利浦的传统灯具做到最好的一款,光损失也达到40%。而我们国内众多的LED下游厂家应用的灯具光学参数其实都是芯片或者光源的光学参数,而不是整体灯具的的光学指标参数。

现在最先进的科学方法是在芯片封装上就做配光,一次把芯片的光导出来,维持最大的光输出,这样光损率只有5%-10%。随着技术的不断改进,光损率将会越来越低,光源的光效会越来越高。同样配有这样的光源灯具无需再做配光,相对的灯具效率将会大大提高,使之更为广泛地使用到功能性照明之中,形成相当规模的市场渠道。因此一个好的LED供应商,是我们当务之急,我们没必要花高代价去研究我们的LED如何去配光为好,也不需要花很多时间和经历让工程师去用软件仿真,最简单的方法就是让LED白光供应商来配合。要知道,我们的工程师如用软件去仿真,那么必需的动作就是输入和输出。输入即前期的数据导入,输出则仿真的结果,那么要求前期的数据必须准确无误后端的仿真才能正确。

热性能(结构):照明用的LED发光效率和功率的提供是LED产业的关键之一,在此同时,LED的PN结温度及壳体散热问题显得尤为重要。PN结温与灯体温度差异越大,那么热阻越大,随之光能被转换成热能白白消耗掉,严重时LED损坏。一个好的结构工程师,不仅要考虑灯具的结构与LED的热阻,还要考虑灯具的外形是否合理、时尚、新颖,当然还有可靠性和可维护性以及实用性,即要站在设计者的角度去思考,又要站在用户的角度去考量产品…

目前上游龙企业,比如CREE已经可以做到的芯片光效可以达到130-150lm/W。但是LED结温高低直接影响到LED出光效率、器件寿命、可靠性、发射波长等。保持LED结温在允许的范围内,是大功率LED芯片制备、器件封装和器件应用等每个环节都必须重点研究的关键因素,尤其是LED器件封装和器件应用设计必须着重解决的核心问题。

现在主流的应用技术材质是用铝基板来封装,但是铝基板封装的芯片散热和光转换效率都存在技术核心瓶颈,不能有效地控制结温和稳定地维持高功率的光输出,并且应用会因为芯片光效越高,所需的铝基板面积就越大,会加大成本和应用体积,极为不便。所以如何走出此误区另辟新路是新的技术核心特点。在保持低成本和被动散热方式的前提下,利用高导热介质,通过崭新的器件/灯具整体结构,降低热阻,降低PN结结温,使PN结工作在允许工作温度内,保持最大量光子输出,其起码的要求如下:

(1)超低热阻材料,快速散热整体结构技术;

(2)高导热、抗UV封装技术;

(3)应用低环境应力结构技术;

(4)整体热阻<20K/W,结温<80度;

(5)LED光源照明模组工作温度控制在65℃以下。

电性能(电子):如果把一个照明灯具比喻成一个少女,那么配光是她的内涵、结构则是她的容貌、电子就是她的心脏。(吸引人们眼球的总是那些外表美丽、时尚的美女们,产品亦是如此)。人没有心脏则没有生命,灯具没有电子则不成电源,一个好的驱动电源也能决定一个产品的寿命。电子方面的标准和参数往往要比结构复杂得多,前期的研发精力投入也比较大。目前的技术走向和更新是日新月异,一天一个样…工程师们得花很大的精力去学习、吸收、分解、应用新技术。电子设计的前期计划,中期实施,后期的成型整个过程需形成文件、形成数据这也是设计中最繁琐的事情。比如:一个电源设计时的一个前期方案,产品简介、标准规范依据、安全规格依据、电性能期望值、工艺要求、原材料评估、测试方法等等都要形成系统文件…

在LED驱动电源领域,如今作为行业领头羊的茂硕电源公司的发展之路,充满着传奇色彩。出于对LED产业的敏锐的嗅觉,茂硕电源掌门人顾永德带领他的团队于2006年就开始投入研发LED电源。如今,茂硕电源全球领先的技术已引领LED路灯智能驱动潮流,提出为LED路灯厂家提供最可靠的智能驱动解决方案,这又是一次理念领先的表率。

LED驱动电源作用强大

LED电源作为LED灯的核心部件,犹如LED的心脏,LED驱动电源的好坏直接决定了LED灯具的好坏。

首先,在结构设计上,室外LED驱动电源必须有严格的防水功能,否则,无法承受外界恶劣的使用环境。

其次,LED驱动电源的防雷功能也致关重要。外界工作时难免遇到雷雨天气,如果驱动电源无防雷功能,将直接影响LED灯具寿命,增加灯具维护成本;

最后,在原材料的选用上,其可靠性必须满足其寿命需求,功能特性需足够的好。目前LED芯片理论寿命大约是10万小时,而业界元器件寿件如要与之匹配,关键元器件的选择必须经过完善的DMT、DVT的验证管理,以保证长寿命及产品可靠性要求,否则电源寿命不够,灯具寿命也就无法实现。

所以,LED驱动电源(电子设计)的可靠性是支撑LED发展的基础,LED驱动电源在节能、高效、寿命优于传统灯具,才能让LED真正做到节能降耗,促进产业的发展。LED的散热(结构设计),是决定光通维持率,组件、设备安全的关键。LED配光(光学设计),是行业技术水平象征。掌握好以上3大技术,LED照明也就简单了。

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