LED光衰之我見

文章來源:恒光電器

發(fā)布時間:2014-04-10

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  LED光衰，這個與生俱來的痼疾，電工照明，其“長壽命”皇冠讓人們感到失望，由LED光衰引發(fā)產(chǎn)品不良及散熱成本居高不下，成為LED照明普及發(fā)展的攔路虎。LED光衰貫穿了從芯片制造、封裝制程、材料選擇、燈具開發(fā)整個產(chǎn)業(yè)鏈，長期以來人們拼命圍繞用散熱方法來減少LED光衰，然而見效甚微，以致造成理論和實踐的隨意性， 出現(xiàn)了五花八門，稀奇古怪的技術(shù)亂象。筆者對提高LED光源的耐溫特性可減少了LED光衰機(jī)理從理論和實踐進(jìn)行了深入探討，將陸續(xù)推出相關(guān)文章和實驗報告。

 

　　一、LED光效

 

　　LED光源發(fā)出的光通量(lm)除以光源所消耗的電功率(w)稱為LED光效，單位lm/w。LED光效有瞬態(tài)光效和穩(wěn)態(tài)光效之分。

 

　　LED瞬態(tài)光效是指LED光源開始工作時發(fā)出初始發(fā)光效率，也稱初始冷態(tài)光效。

 

　　穩(wěn)態(tài)光效是指LED光源工作一段時間進(jìn)入熱穩(wěn)定后，廠房照明，芯片結(jié)溫不再上升、光強(qiáng)不再變化時所測出的光通量與電功率之比。

 

　　瞬態(tài)光效與溫度基本無關(guān)。穩(wěn)態(tài)光效與系統(tǒng)光﹑電﹑熱諸多變量因素有關(guān)。目前所有芯片廠和封裝廠所標(biāo)稱的光效值都是瞬態(tài)光效值, 用戶接收檢驗也是瞬態(tài)光效值。

 

　　二、LED光衰

 

　　LED光衰是由于LED光源因某種材料因耐溫不夠而造成損傷不可逆轉(zhuǎn)的失效現(xiàn)象。LED光源經(jīng)過一段時間的點亮后，LED射燈，照明資質(zhì)，其光強(qiáng)會比原來的光強(qiáng)要低。這是半導(dǎo)體隨溫度變化的固有的物理特性。只要LED系統(tǒng)某個部件不超過溫度極限而損傷，ROSH認(rèn)證，則LED停止工作，其溫度復(fù)原后其光強(qiáng)還會恢復(fù)初始值。這種光強(qiáng)降低還可以復(fù)原不能稱為光衰。光通量下降，不等于光衰。光強(qiáng)降低不等于失效。

 

　　cree或其他某公司岀示LED的光原規(guī)格書所標(biāo)出溫度與光通量/光功率的關(guān)系曲線是基于讓用戶使用時LED結(jié)溫不要超過一定范圍來保障一定光通量并引起光衰, ,筆者認(rèn)為這不是芯片材料單一的光衰曲線,無論是Ta=25度還是在Ta=85℃溫度下測試， led服裝照明，都是在某個特定溫度下芯片或LED其他元件的瞬態(tài)測量值,并不表明它是實際系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)值。穩(wěn)態(tài)值只有在系統(tǒng)熱穩(wěn)定后，才測算出溫度與光通量/光功率穩(wěn)態(tài)光通量，亦即系統(tǒng)光效受多諸綜合因素影響。

 

　　LED芯片和熒光粉都是無機(jī)材料,制造最后工序通常都在幾百度,Ta=85℃, 決不是LED芯片和熒光粉溫度極限値,我們實驗的耐高溫WFcob光源在30W點亮不使用任何散熱器時光源外殼溫度高達(dá)165度,可連續(xù)工作24小時乃至更長時間,光通量仍然保持初始值。

三、傳統(tǒng)集成光源的缺陷

 

　　業(yè)界普遍認(rèn)為COB封裝是未來發(fā)展的必然趨勢， 因為它在散熱、配光和成本有諸多優(yōu)勢，質(zhì)量，相對多顆小功率陣列來說因為光強(qiáng)與散熱并聯(lián)，可有效存增加光強(qiáng)/熱阻比。目前廣為流行的集成光源和鋁（銅)基板COB光源均存在如下缺點：采用塑料注塑集成光源支架，LED射燈，由于塑料PPA在高溫和紫外線照射下會變黃、粉化，造成透氣進(jìn)水，失效率很高。而采用鋁或銅基板COB支架都要依賴PCB做線路聯(lián)接，采用FR4纖維壓合工藝而成。其夾層含有絕緣纖維和粘膠，這不僅增大光源熱阻，而且不易打金線和引岀線焊接，高溫運行會翹皮脫落。這種基板表面涂有白油反光效果很差，不僅影響出光效下降，還會在在紫外線長期照射下變黃開裂而損壞。

 

　　四、一種WFCOB光源

 

　　一種WFCOB光源與現(xiàn)有COB和集成光源相比，明顯的優(yōu)點是：

 

　　* 采用金屬一體化結(jié)構(gòu)，徹底革除了集成光源的注塑工藝。免除了因使用PPA因高溫和紫外線照射下會變黃、粉化、透氣而造成產(chǎn)品失效的困擾。

 

　　* 采用特殊電極設(shè)計，LED照明企業(yè)，徹底革除了COB光源對鋁(銅)基板粘合工藝依賴，避免了電極引線不易打線、焊接、高溫運行表層退色、翹皮脫落等諸多弊端。

 

　　* 采用高反光鏡面鋁材，增加了反射出光率。不僅提了高光效，徹底克服了集成光源基板因鍍銀工藝易造成硫化炭化、成本高等弊端。

 

　　* 采用溝槽技術(shù)，行業(yè)資訊，無需另設(shè)圍壩。徹底免除了塑料圍壩而產(chǎn)生開裂透氣弊端， led亮化工程公司，同時也減少了熒光粉和封裝膠的用量。

 

　　一種WFCOB光源由于采取了上述技術(shù)措施，提高了光源的耐溫特性,減少LED光衰, 當(dāng)然,這是最基本技術(shù), 我們還從光電熱綜合方法進(jìn)一步設(shè)計和管理。

 

　　結(jié)語

 

　　從某種意義講，LED封裝核心技術(shù)應(yīng)該是封裝支架研發(fā)和制造技術(shù)，它決定LED光源的用途、功能及性價比。目前封裝支架研發(fā)滯后于市場需要，而設(shè)計簡單翔實、可靠實用、高性價比的封裝支架勢在必行。WFC0B光源支架在相同散熱條件下，芯片工作可承受更高的溫度。支架成本僅為普通COB的1/3、集成支架的1/5。熒光和封裝膠用量可降低50-70% 。由于該產(chǎn)品耐受高溫，超市照明，不僅可減少散熱器的用量，還可加大芯片電流增加光強(qiáng)功率，大幅降低了系統(tǒng)制造成本，ROSH認(rèn)證，照明方案，同時也延長光源的使用壽命。我們經(jīng)過大量實驗使LED芯片能夠比常規(guī)耐受更高溫而同時具有長壽命。

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