LED知识

szbn988 · 发表于 2009-4-9 15:18

LED散热是LED厂家最头痛的问题，不过可以采用铝基板，因为铝的导热係数高，散热好，可以有效的将内部热量导出。铝基板是一种独特的金属基覆铜板，具有良好的导热性、电气绝缘性能和机械加工性能。设计时也要儘量将PCB靠近铝底座，从而减少灌封胶部分产生的热阻。

一、LED铝基板的特点

1.采用表面贴装技术（SMT）；
2.在电路设计方案中对热扩散进行极为有效的处理；
3.降低产品运行温度，提高产品功率密度和可靠性，延长产品使用寿命；
4.缩小产品体积，降低硬体及装配成本；
5.取代易碎的陶瓷基板，获得更好的机械耐久力。

二、LED铝基板的结构

铝基覆铜板是一种金属线路板材料、由铜箔、导热绝缘层及金属基板组成，它的结构分三层：
Cireuitl.Layer线路层：相当于普通PCB的覆铜板，线路铜箔厚度loz至10oz。
DielcctricLayer绝缘层：绝缘层是一层低热阻导热绝缘材料。
BaseLayer基层：是金属基板，一般是铝或可所选择铜。铝基覆铜板和传统的环氧玻璃布层压板等。

电路层（即铜箔）通常经过蚀刻形成印刷电路，使元件的各个部件相互连接，一般情况下，电路层要求具有很大的载流能力，从而应使用较厚的铜箔，厚度一般35μm~280μm；导热绝缘层是铝基板核心技术之所在，它一般是由特种陶瓷填充的特殊的聚合物构成，热阻小，粘弹性能优良，具有抗热老化的能力，能够承受机械及热应力。

高性能铝基板的导热绝缘层正是使用了此种技术，使其具有极为优良的导热性能和高强度的电气绝缘性能；金属基层是铝基板的支撑构件，要求具有高导热性，一般是铝板，也可使用铜板（其中铜板能够提供更好的导热性），适合于钻孔、冲剪及切割等常规机械加工。 PCB材料相比有着其他材料不可比拟的优点。适合功率元件表面贴装SMT公艺。无需散热器，体积大大缩小、散热效果极好，良好的绝缘性能和机械性能。

三、LED铝基板的用途：

用途：功率混合IC（HIC）。
1.音频设备：输入、输出放大器、平衡放大器、音频放大器、前置放大器、功率放大器等。
2.电源设备：开关调节器`DC/AC转换器`SW调整器等。
3.通讯电子设备：高频增幅器`滤波电器`发报电路。
4.办公自动化设备：电动机驱动器等。
5.汽车：电子调节器`点火器`电源控制器等。
6.电脑：CPU板`软碟驱动器`电源装置等。
7.功率模组：换流器`固体继电器`整流电桥等。

szbn988 · 发表于 2009-4-9 15:24

白光LED的特性参数,九点衡量LED优劣的特性参数

从目前的LED产品的机理和结构来看,以下几个方面是用来衡量LED优劣的特性参数。

(1)白光LED电流/电压参数(正、反向)

LED的电性能具有典型的PN结伏安特性,不同的电流直接影响LED的发光亮度和PN结的结温.在照明应用中,为了获得大功率的LED灯,往往将许多个发光二极管通过一定的串并联方式组合在一起,相关的各个LED的特性必须匹配,在交流工作状态还必须考虑其反向电特性,因此必须测试它们在工作点上的正向电流和正向压降,以及反向漏电流和反向击穿电压等参数。

(2)白光LED光通量和辐射通量

发光二极管单位时间内发射的总电磁能量称为辐射通量,也就是光功率(W).对于照明用LED光源,我们更关心的是照明的视觉效果,即光源发射的辐射通量中能引起人眼感知的那部分当量,称作为光通量ΦV(1m).
辐射通量与器件的电功率之比表示LED的辐射效率;光通量与器件的电度指在给定方向上单位立体角内所发射的光通量:
         I= dΦ/dΩ(cd)             (2-1)
光强分布曲线如图1所示,是表示LED发光在空间各方向的分布状态.在照明应用中计算工作面的照度均匀性和LED灯的空间布置,光强分布是最基本的数据.对于空间光束为旋转对称型分布的LED,用一个过光束轴平面上的曲线表示即可.对光束为椭圆形分布的LED,则用过光束轴及椭圆形长短轴的两个垂直平面上的曲线来表示.对于非对称的复杂图形,一般用过光束轴的六个以上截面的平面曲线来表示.
发光角(或光束角)通常用半强度角θ1/2表示,即在光强分布图中光强大于等于峰值光强1/2时所包含的光束角度.

(4)白光LED光谱功率分布

LED的光谱功率分布表示辐射功率随波长的变化函数,它既确定了发光的颜色,也确定了它的光通量以及它的显色指数.通常用相对光谱功率分布S(λ)表示,光谱功率沿峰值两边下降到其值的50%时,所对应的两个波长之差Δλ＝λ2-λ1,即为光谱带.

(5)白光LED色品坐标

选三原色红(R)、绿(G)、蓝(B).
X=R/(R+G+B),Y=G/(R+G+B),Z=B/(R+G+B)       (2-2)
由于X+Y+Z=1,所以只用给出X和Y的值,就能唯一地确定一种颜色.这就是通常所说的色度图,为了使坐标值能直接表示亮度大小,国际照明协会规定采用另一种色度坐标X、Y、Z,与R、G、B间存在线性换算关系.若以x、y作为平面坐标系,将自然界中的各种彩色按比色实验法测出其x、y数值,并绘在该坐标平面内,便可得到图2-1所示的色度图.该色度图边沿舌形曲线上的任一点都代表某一波长光的色调,而曲线内的任一点均表示人眼能看到的某一种混合光的颜色.其中白光区域的特征点A、B、C、D65、E的坐标值和色温见表2-1.
表2-1 特征点对应的色坐标值和色温
光源点 X坐标 Y坐标色温(K)
A 0.4476 0.4074 2854
B 0.3484 0.3516 4800
C 0.3101 0.3162 6800
D65 0.313 0.329 6500
E 0.3333 0.3333 5500

(6)白光LED色温和显色指数

对于白光LED等发光颜色基本为“白光”的光源用色品坐标可以准确地表达该光源的表观颜色.但具体的数值很难与习惯的光色感觉联系在一起.人们经常将光色偏橙红的称为“暖色”,比较炽白或稍偏兰的称为“冷色”,因此用色温来表示光源的光色会更加直观.
光源的发光颜色与在某一温度下黑体辐射的颜色相同时,则称黑体的温度为该光源的色温(color temperature) T,单位为开(K).对于白光LED,其发光颜色往往与各种温度下的黑体(完全辐射体)的色品坐标都不可能完全相同,这时就不能用色温表示.为了便于比较,而采用相关色温(CCT)的概念.也就是当光源的色品与完全辐射体在某一温度下的色品最接近,即在1960CIE-UCS色品图上的色品差最小时,则该完全辐射体的温度称为该光源的相关色温R1.
用于照明工程的LED,尤其是白光LED,除表现颜色外,更重要的特性往往是周围的物体在LED光照明下所呈现出来的颜色与该物件在完全辐射(如日光)下的颜色是否一致,即所谓的显色特性.
1974年CIE推荐了用“试验色”法来定量评价光源显色性的方法,它是测量参照光源照明下和待测光源照明下标准样品的总色位移量为基础来规定待测光源的显色性,用一个显色指数值来表示.CIE规定用完全辐射体或标准照明体D作为参照光源,并将其显色指数定为100,还规定了若干测试用的标准色样.
根据在参照光源下和待测光源下,上述标准色样形成的色差来评定待测光源显色性的好坏.光源对某一种标准色样品的显色指数称为特殊显色指数R1.
      R1=100-4.6△Ei                (2-3)
式中△Ei为第i号标准色样在参照光源下和待测光源下的色差.
CIE推荐的标准色样共有14种.其1-8号为中等饱和度、中等明度的常用代表性色调样品,第9至14号样品包括红、黄、绿、蓝等几种饱和色、欧美的皮肤色和树叶绿色.在一些特殊场合使用的LED光源,必须考核其特殊的显色指数.1985年国家制定了“光源显色性评价方法”标准,并增加了中国人女性肤色的色样,作为第十五种标准色样.这对于评价在电视演播室、商场、美容场所等照明用LED光源的显色性尤为重要.
光源对前8个颜色样品的平均显色指数称为一般显色指数Ra.

(7)白光LED热性能

照明用LED发光效率和功率的提高是当前LED产业发展的关键问题之一,与此同时,LED的PN结温度及壳体散热问题显得尤为重要,一般用热阻、壳体温度、结温等参数表示.

(8)白光LED辐射安全

目前,国际电工委员会IEC将LED产品等同于半导体激光器的要求进行辐射的安全测试和论证.因LED是窄光束、高亮度的发光器件,考虑到其辐射可能对人眼视网膜的危害,因此,对于不同场合应用的LED,国际标准规定了其有效辐射的限值要求和测试方法.目前在欧盟和美国,照明 LED产品的辐射安全作为一项强制性的安全要求执行.

(9)白光LED可靠性和寿命

可靠性指标是衡量LED在各种环境中正常工作的能力.在液晶背光源和大屏幕显示中特别重要.寿命是评价LED产品可用周期的质量指标,通常用有效寿命或终了寿命表示.在照明应用中,有效寿命是指LED在额定功率条件下,光通量衰减到初始值的规定百分比时所持续的时间.
1)平均寿命
一批LED同时点亮,当经过一段时间后,LED不亮达到50%时所用的时间.
2)经济寿命
在同时考虑LED损坏以及光输出衰减的状况下,其综合输出减至一特定比例时的小时数.此比例用于室外光源为70%,用于室内光源为80%.

szbn988 · 发表于 2009-4-9 15:27

针对LED的光衰主要有以下二大因素：
一、LED产品本身品质问题：
1、采用的芯片不好，亮度衰减较快。
2、生产工艺存在缺陷，芯片散热不能良好的从PIN脚导出，导致芯片温度过高使芯片衰减加剧。
二、使用条件问题：
1、LED为恒流驱动，有部分LED采用电压驱动原因使LED衰减过来。
2、驱动电流大于额定驱动条件。
其实导致led光衰的原因很多，最关键的还是＂热＂的问题，下面给出我的一些看法。
芯片本身的热阻
银胶的影响
基板的散热效果
包括胶体和金线等方面都是有点影响的

szbn988 · 发表于 2009-4-9 15:29

大功率LED在led照明行业应用中存在的12个问题
1、LED色差问题
  单个LED的应用,基本上不存在色差问题,但如果将众多的LED一起投入使用或者说一个灯同时具有多个LED,则色差问题便突出来了.先说一组灯具,如果一眼看出灯光的颜色不一致,我想愉快的心情便要打一个折扣.虽然象LUXEON一样将LED按色温分成八大军区,然后在每个军区中右分几个小区,在一定的程度上将大范围的色差进行了控制,但同一色区同一批LED中仍然存在差异,而这差异仍逃不了肉眼的挑衅.
2、LED绝缘问题
  (这里所说的绝缘指散热基板对LED的正负极而言)不敢说我们是最先发现LED的绝缘问题,但至少大牌厂商对我们的质疑感到惊呀.到目前为至仍未解决根本问题,只是采取弥补措施,如用铝基板来处理绝缘(最初的铝基板并未做绝缘,现在几乎都做到了)可能大家觉得不可理解.单个LED不绝缘,影响不大,多颗串联时就有问题.
3、LED抗脉冲问题
  这个问题与厂商尚有争议,在我的实际应用中确实存在,主要反应在冷脉冲上,即上电瞬间,少数LED在冷态上电的瞬间即击穿或断开.我认为不是静电或高压所致(开机电压在范围内).
4、LED发光角度的问题
  由于各个厂商的LED透镜封装不一样即便是同一发光角度(标称角度),效果也不一样,使得聚光罩的选取难上加难,仍至不能通用.
5、LED潜在致盲的隐患
  LED发光点过于集中使得中心点亮度超强,这样很容易伤到人的眼睛,虽然部分灯饰生产厂商在这方面做努力,但由于法规的滞后,也只能是为人的道德问题.
6、LED发热问题
  理论上讲,LED不怎么发热,但由于目前技术的不成熟,LED发热以是众所周知,我不想多说.
7、LED效率偏低(发光率)
  目前LED的电转换效率实在太低(由于没有仪器测试,不敢给出具体数据).
8、LED亮度不足
  亮度不足,使得目前LED在照明行业中只能充当配角,主要用于装饰.
9、LED光衰及寿命
  目前内地或台商所产LED光衰及寿命问题比较严重,先不多说,大牌厂商如LUXEON标称10万小时,恐怕也只有他们自已心理清楚,加上散热解决的好坏,驱动器方面的匹配都有可能影响LED的光衰及寿命,所以10万小时也只是一个卖点而以!
10、LED驱动电源的问题
  目前大部分驱动线路都是从开关电源借用而来,当然也有极小数线路是专门用于LED的驱动,但效果基本一样,由于LED须要直流驱动,采取恒流控制,使得驱动线路相当庞大,无法与电子变压器相提并论,而且效率也比较低,达到80%以算不错(单颗还达不到).另外,厂商为追求适用性,宣称一个驱动器能带十来颗随便接(一颗,二颗,.....都可以),其实这是一种误区, 虽然是恒流,过高的起始电压往往会将LED致死于瞬间.
11、LED造型受限
由于LED单面发光的特性,使得LED灯具的造型受到一定的限制.
12、LED单价过高
一颗进口的1W-3W LED大都要3个美金左右,国产的也要10多块(质量差,无知识产权)一个6颗LED左右的左右的灯具卖到消费者手里,差不多1000多元RMB,请问你是想买彩电还是买灯具.

szbn988 · 发表于 2009-4-10 15:47

看来以后要用附件的形式，要不是脚印都不留

szbn988 · 发表于 2009-5-5 08:54

LED相关技术参数符号说明

CT---势垒电容
Cj---结（极间）电容，表示在二极管两端加规定偏压下，锗检波二极管的总电容
Cjv---偏压结电容
Co---零偏压电容
Cjo---零偏压结电容
Cjo/Cjn---结电容变化
Cs---管壳电容或封装电容
Ct---总电容
CTV---电压温度系数。在测试电流下，稳定电压的相对变化与环境温度的绝对变化之比
CTC---电容温度系数
Cvn---标称电容

IF ---正向直流电流（正向测试电流）。锗检波二极管在规定的正向电压VF下，通过极间的电流；硅整流管、硅堆在规定的使用条件下，在正弦半波中允许连续通过的最大工作电流（平均值），硅开关二极管在额定功率下允许通过的最大正向直流电流；测稳压二极管正向电参数时给定的电流
IF（AV）---正向平均电流
IFM（IM）---正向峰值电流（正向最大电流）。在额定功率下，允许通过二极管的最大正向脉冲电流。发光二极管极限电流。
IH---恒定电流、维持电流。
Ii--- 发光二极管起辉电流
IFRM---正向重复峰值电流
IFSM---正向不重复峰值电流（浪涌电流）
Io---整流电流。在特定线路中规定频率和规定电压条件下所通过的工作电流
IF(ov)---正向过载电流
IL---光电流或稳流二极管极限电流光行天下.NET-www.opticsky.net
ID---暗电流
IB2---单结晶体管中的基极调制电流
IEM---发射极峰值电流
IEB10---双基极单结晶体管中发射极与第一基极间反向电流
IEB20---双基极单结晶体管中发射极向电流
ICM---最大输出平均电流
IFMP---正向脉冲电流
IP---峰点电流
IV---谷点电流
IGT---晶闸管控制极触发电流
IGD---晶闸管控制极不触发电流
IGFM---控制极正向峰值电流
IR（AV）---反向平均电流
IR （In）---反向直流电流（反向漏电流）。在测反向特性时，给定的反向电流；硅堆在正弦半波电阻性负载电路中，加反向电压规定值时，所通过的电流；硅开关二极管两端加反向工作电压VR时所通过的电流；稳压二极管在反向电压下，产生的漏电流；整流管在正弦半波最高反向工作电压下的漏电流。
IRM---反向峰值电流
IRR---晶闸管反向重复平均电流
IDR---晶闸管断态平均重复电流
IRRM---反向重复峰值电流
IRSM---反向不重复峰值电流（反向浪涌电流）
Irp---反向恢复电流
Iz---稳定电压电流（反向测试电流）。测试反向电参数时，给定的反向电流
Izk---稳压管膝点电流
IOM---最大正向（整流）电流。在规定条件下，能承受的正向最大瞬时电流；在电阻性负荷的正弦半波整流电路中允许连续通过锗检波二极管的最大工作电流
IZSM---稳压二极管浪涌电流
IZM---最大稳压电流。在最大耗散功率下稳压二极管允许通过的电流
iF---正向总瞬时电流
iR---反向总瞬时电流
ir---反向恢复电流
Iop---工作电流
Is---稳流二极管稳定电流

f---频率

n---电容变化指数；电容比

Q---优值（品质因素）
δvz---稳压管电压漂移
di/dt---通态电流临界上升率
dv/dt---通态电压临界上升率

PB---承受脉冲烧毁功率
PFT（AV）---正向导通平均耗散功率
PFTM---正向峰值耗散功率
PFT---正向导通总瞬时耗散功率
Pd---耗散功率
PG---门极平均功率
PGM---门极峰值功率
PC---控制极平均功率或集电极耗散功率
Pi---输入功率
PK---最大开关功率
PM---额定功率。硅二极管结温不高于150度所能承受的最大功率
PMP---最大漏过脉冲功率
PMS---最大承受脉冲功率
Po---输出功率
PR---反向浪涌功率
Ptot---总耗散功率
Pomax---最大输出功率
Psc---连续输出功率
PSM---不重复浪涌功率
PZM---最大耗散功率。在给定使用条件下，稳压二极管允许承受的最大功率
RF（r）---正向微分电阻。在正向导通时，电流随电压指数的增加，呈现明显的非线性特性。在某一正向电压下，电压增加微小量△V，正向电流相应增加△I，则△V/△I称微分电阻

RBB---双基极晶体管的基极间电阻
RE---射频电阻
RL---负载电阻
Rs(rs)----串联电阻
Rth----热阻
R(th)ja----结到环境的热阻
Rz(ru)---动态电阻
R(th)jc---结到壳的热阻
r δ---衰减电阻
r(th)---瞬态电阻

Ta---环境温度
Tc---壳温
td---延迟时间
tf---下降时间
tfr---正向恢复时间
tg---电路换向关断时间
tgt---门极控制极开通时间
Tj---结温
Tjm---最高结温
ton---开通时间
toff---关断时间
tr---上升时间
trr---反向恢复时间
ts---存储时间
tstg---温度补偿二极管的贮成温度

a---温度系数

λp---发光峰值波长
△ λ---光谱半宽度
η---单结晶体管分压比或效率
VB---反向峰值击穿电压
Vc---整流输入电压
VB2B1---基极间电压
VBE10---发射极与第一基极反向电压
VEB---饱和压降
VFM---最大正向压降（正向峰值电压）
VF---正向压降（正向直流电压）
△VF---正向压降差
VDRM---断态重复峰值电压
VGT---门极触发电压
VGD---门极不触发电压
VGFM---门极正向峰值电压
VGRM---门极反向峰值电压
VF（AV）---正向平均电压
Vo---交流输入电压
VOM---最大输出平均电压
Vop---工作电压
Vn---中心电压
Vp---峰点电压
VR---反向工作电压（反向直流电压）
VRM---反向峰值电压（最高测试电压）
V（BR）---击穿电压
Vth---阀电压（门限电压）
VRRM---反向重复峰值电压（反向浪涌电压）
VRWM---反向工作峰值电压
V v---谷点电压
Vz---稳定电压
△Vz---稳压范围电压增量
Vs---通向电压（信号电压）或稳流管稳定电流电压
av---电压温度系数
Vk---膝点电压（稳流二极管）
VL ---极限电压

kelvinwu · 发表于 2009-7-7 00:12

而且最好能够提供一些关于LED安规测试的方法和内容，现在讲的应该都是网上摘抄的介绍性内容

LJX198325 · 发表于 2009-7-7 11:02

0.5w中功率的直插LED能不能直接用在卤素灯的灯座上.(就像G4的灯泡插在G4的灯头上一样)

bage0213 · 发表于 2010-7-25 02:46

正入LED行业,多谢

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[照明技术] LED知识

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