论文部分内容阅读
发光二极管(Light Emitting Diode)简称LED，这种半导体组件发展以来最初是作为指示灯、显示板等简单的用途，随着的生产的发展科技的创新，现已经能作为光源广泛使用，其寿命长、启动快、功率小、亮度高、能耗低、无频闪、可集成、波长可调等优点，使其在现今社会家庭，工业中生产开始广泛应用。LED虽然有很多优点，但是也存在着许多技术问题有待进一步改进和解决。 大功率LED技术。LED存在静电释放损害以及散热问题，使其功率不能做得很大。目前常用的性能比较稳定的大功率LED芯片是1W和3W。可以通过集成芯片提高LED功率，但现在技术还不成熟，主要是需要解决散热问题。目前可以通过多颗LED灯珠的串、并联或混联实现大功率LED灯具。多颗LED灯珠串并联是目前LED灯具在照明领域应用的主流也就是COB即chip Onboard，就是将裸芯片用导电或非导电胶粘附在互连基板上，然后进行引线键合实现其电连接，COB LED又叫COB LED source，COB LED module。有长条型，方形，圆形三种封装形式。但是单颗LED灯珠的串联致命弱点，一颗损坏，整路不通。这是制约大功率LED灯具在照明领域应用的一大瓶颈。提高LED灯具的功率，一是从芯片方面提高功率，另一是优化电路设计提高功率。 散热技术。温度是影响LED的一个致关重要因素，温度升高会使LED的光衰减加快，而芯片结点处的温度直接影响LED产品的寿命，所以LED散热能力的强弱限制了LED的功率大小。LED内部的热量主要由LED芯片和PCB板（印刷电路板）工作时产生，对于小功率LED，通过自然传导和对流的方式就可以把热量散发出去，但对于大功率LED就要考虑多方面散热。在散热设计上，要全面考虑LED封装散热、电路板散热、增加液体循环散热和增加固体散热器等各个方面。 芯片技术和芯片封装技术。芯片技术发展的关键是衬底材料的选择和外延片的生长技术。技术提升的关键都是围绕着如何降低缺陷密度和如何研发出更稳定高效的器件进行的，而如何提升LED芯片的发光效率则是目前整体技术指标的最重要衡量标准。传统的衬底材料有蓝宝石、Si、SiC，目前比较热门的材料有GaN等。目前制造外延片的主流方法是采用金属有机物化学气相沉积。 光学设计技术。LED是点光源且方向延伸性好，通过LED点阵设计、透镜和反光装置的设计然后通过二次光学设计甚至三次光学设计，可以达到较理想的配光曲线，这也是光学设计的关键点。在整体照明中，需要灯具有较大的照射面，可以使用线性LED灯条的导光板技术使之成为面光源。LED汽车信号灯可由反射镜和配光镜组成，通过合理的设计可达到法规配光要求的光学分布。 驱动技术。LED恒流驱动一般有电感型和开关电容型两种LED驱动，电感型LED驱动的驱动电流高，LED的端电压低，适用于驱动多只LED的应用。电容型LED驱动常用在大功率LED灯具中，LED的端电压和电流高，可获得高的功率和发光效率。LED驱动电路的设计根据具体的需要可能会很复杂，但是在电路设计时必需考虑电源要有高的可靠稳定性以及电路要有浪涌保护功能等多种因素。 本文在大量测试LED散热表面积和与之相对应的电功率关系的基础上总结出二者之间的经验公式，并据此设计了一种新型的LED散热器结构。该结构在结合开模和压模工艺以及实际生产的基础上兼顾开发生产成本，采用压铸铝一次成型的模块散热器设计，散热器可以单独使用或是两两拼接形成一系列的不同规格的设计。每单个散热器的一侧采取凹凸咬合型结构，方便散热器的多重组合;另一侧做成多层散热片结构，每层散热片都采取双层波浪外形，从而最大程度增加散热面积的同时还能够减轻灯体质量。此外把散热器直接作为LED灯具非发光侧外壳，直接利用散热器作为灯壳可以满足IP防护等级，增加灯体的稳固性。