LED光衰之我見(jiàn)
文章來(lái)源:恒光電器
發(fā)布時(shí)間:2014-04-10
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LED光衰，這個(gè)與生俱來(lái)的痼疾，電工照明，其“長(zhǎng)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L(zhǎng)ED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(kāi)發(fā)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，長(zhǎng)期以來(lái)人們拼命圍繞用散熱方法來(lái)減少LED光衰，然而見(jiàn)效甚微，以致造成理論和實(shí)踐的隨意性， 出現(xiàn)了五花八門(mén)，稀奇古怪的技術(shù)亂象。筆者對(duì)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(shí)踐進(jìn)行了深入探討，將陸續(xù)推出相關(guān)文章和實(shí)驗(yàn)報(bào)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(chēng)為L(zhǎng)ED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(kāi)始工作時(shí)發(fā)出初始發(fā)光效率，也稱(chēng)初始冷態(tài)光效。
穩(wěn)態(tài)光效是指LED光源工作一段時(shí)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(shí)所測(cè)出的光通量與電功率之比。
瞬態(tài)光效與溫度基本無(wú)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(chēng)的光效值都是瞬態(tài)光效值, 用戶(hù)接收檢驗(yàn)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(guò)一段時(shí)間的點(diǎn)亮后，LED射燈，照明資質(zhì)，其光強(qiáng)會(huì)比原來(lái)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(gè)部件不超過(guò)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(huì)恢復(fù)初始值。這種光強(qiáng)降低還可以復(fù)原不能稱(chēng)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(shū)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(hù)使用時(shí)LED結(jié)溫不要超過(guò)一定范圍來(lái)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(wú)論是Ta=25度還是在Ta=85℃溫度下測(cè)試， led服裝照明，都是在某個(gè)特定溫度下芯片或LED其他元件的瞬態(tài)測(cè)量值,并不表明它是實(shí)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(cè)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(wú)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(shí)驗(yàn)的耐高溫WFcob光源在30W點(diǎn)亮不使用任何散熱器時(shí)光源外殼溫度高達(dá)165度,可連續(xù)工作24小時(shí)乃至更長(zhǎng)時(shí)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(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)， 因?yàn)樗谏�、配光和成本有諸多優(yōu)勢(shì)，質(zhì)量，相對(duì)多顆小功率陣列來(lái)說(shuō)因?yàn)楣鈴?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(diǎn)：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(huì)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(lài)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(yùn)行會(huì)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(huì)在在紫外線長(zhǎng)期照射下變黃開(kāi)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(diǎn)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(huì)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(jì)，LED照明企業(yè)，徹底革除了COB光源對(duì)鋁(銅)基板粘合工藝依賴(lài)，避免了電極引線不易打線、焊接、高溫運(yùn)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(wú)需另設(shè)圍壩。徹底免除了塑料圍壩而產(chǎn)生開(kāi)裂透氣弊端， led亮化工程公司，同時(shí)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(jì)和管理。
結(jié)語(yǔ)
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?xún)r(jià)比。目前封裝支架研發(fā)滯后于市場(chǎng)需要，而設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單翔實(shí)、可靠實(shí)用、高性?xún)r(jià)比的封裝支架勢(shì)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(shí)也延長(zhǎng)光源的使用壽命。我們經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)使LED芯片能夠比常規(guī)耐受更高溫而同時(shí)具有長(zhǎng)壽命。
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