(整理)几款贴片LED的比较.

几款贴片 LED 的比较这里就目前常用的几款贴片白光 LED 的优劣做个比较。

主要是下列几种封装形式的 LED ：3528、 3014、2835、5630。

几款 LED 的外观结构见图 1。

3528301428355630-15630-2图 1. 本文讨论的几种白光贴片封装5630 的封装结构有两种形式，如上图，这里以“-1”、“-2”来区分。

国内的封装厂基本上是“1” 形封装。

采用“2”形封装的主要是韩国 LG 。

1. 散热方面比较1.1 LED 封装的散热状况测试比较表 1 是几款贴片 L ED 的测试结果。

3528、2835、3104 均焊接在相同设计的 PCB 上，工作电流 均为 30mA ，两款 5630 也是采用相同的 PCB ，工作电流是 150mA 。

表中有“ a ”后缀的表示采用了 更好的散热措施。

测试的目的主要是考察比较这些 LED 的结温，以此来比较那种 LED 的散热好，那种不好。

结温 是不能直接用温度计测试的，通常是根据半导体物理的理论，PN 结的电压与温度有着线性的关系， 以此采用电压法来测试计算结温。

限于本人测试的条件，虽然测试了上述几款 LED 的电压温度系数 K 值，但是由于数值的准确度 不致引起误导，这里就不给出具体的 K 值数据了。

只给出相互比较的趋势。

从本人测试的几款 LEDK 值数据看，有着很明显的趋势，数值由大到小的顺序是：K 3528 ＞ K 2835 ＞ K 3014 ＞ K 5630从表 1 的电压差大小就可以基本反映结温的变化大小。

虽然看来 2835 的电压差比 3528 的要小，但是它的 K 值小，实际结温还是比 3528 要高 2℃左右。

5630 则不能简单地跟其它几款贴片 LED 相比较，因为它的 K 值比其它的要小很多，跟最低的3014 相比还要小 20％。

而且它的工作电流是150mA，所以，5630 的结温要高很多。

我们只能是在两种 5630 结构之间进行比较。

从表 1 的数据可以看到， 5630-1 型封装的散热要比 5630-2 型封装要 差很多。

根据 K 值计算结温，两者的结温相差达到 20℃以上。

1.2 几款 LED 的应用分析根据上节的测试比较，可以看到，5630封装结构的结温要远远高于其它几种封装的结温。

由此可以推断，5630 的寿命和可靠性要低。

注意，知识针对目前 5630 型封装的额定电流情况（通常厂家给出的是 120mA 或 150mA ）。

如果这种封装的额定电流规定为 20mA 或 30mA ，则另当别论。

从测试的结果看，在 3528、3014 和 2835 中，被认为散热最不好的 3528 封装，实际上是最好的。

3014 和 2835 的封装结构，与 3528 相比，并不是它们额定电流大小决定了结温高，因为测试是采用 了相同的电流。

并且测试中采用的 3528 还是额定电流 20mA 芯片的产品，用 30mA 来测试，已经是 超负荷工作了，依然表现出比额定电流 30mA 芯片的 3014 及额定电流 60mA 芯片的 2835 要好的性 能。

由此可以推断，同样是 30mA 下工作，3014 的散热能力不如 3528，其寿命和可靠性也就差。

而 2835，若只是设计用来在 30mA 下工作，性能基本接近 3528。

但实际上它的额定电流是 60mA ，这 样，实际产品的寿命和可靠性相对 3528 就很差了。

注意，这里用 20mA 的 3528 工作在 30mA 与其它LED 比较，并不是让大家简单地用额定电流20mA 的产品直接采用 30mA 来使用，因为这样会造成色温的变化和正向电压的增大。

本测试对比表 明，如果 3014 可以工作在 30mA ，那么用 3528 封装也可以采用 30mA 的芯片及工艺来封装以工作在 30mA 。

当然，这里只是从热的方面来考虑，光的方面还需考虑。

看问题要全面，不可一叶障目。

一 方面的好，并不能代表整体好，需要全盘考虑。

2. 光学方面比较这里的光学比较，仅仅是以 LED 自身特性考虑。

3014 的推出，主要是想替代 352。

推出它的理由是：体积小，散热比 3528 好。

还没有注重宣导它的出光方面的优 势。

而 2835 的推出，则还注重地宣传 它出光面大的优势。

同样，5630 则是 比较强调了它的出光面更大。

封装厂家 宣传称，出光面大，在管灯和球泡灯等 的应用中，可以解决暗斑问题。

是否如 此？必须实验验证。

其 实 ， 我们看 看 这 几款贴 片LED归 一 化 光 强10.5306090角度120150180的规格、或实际测试看看，就会发现， 它 们 的 额 定 视 角 都 是 相 同 的 ——120 度。

图 2 是几款贴片 LED 的长、宽方向的光强分 布。

为了便于比较，图中的曲 图 2. 几款贴片 LED5630宽度方向线做了适当的位移，将左边 50 ％光强的点移到一起，这样从 右边 50％光强点就可以清楚 比较光束角的大小。

为了看得更清楚，将图 2 中画圈的部分进行放大示于图 3。

50%Iv5630长度方向3014长度方向3014宽度方向2835宽度方向2835长度方向图 3. 对图 2 的局部放大从图2 和图 3 中可以看到，发光面最小的3014 似乎有最大的光束角，而发光面最大的5630 却有着最小的光束角。

而且还可以看到，这几款贴片LED，长度方向的光束角并没有比宽度方向有优势，甚至像5630（方芯片）、3014，宽度方向的光束角明显大于长度方向的光束角。

在小于60 度的范围内，2835 宽度方向的光束角也明显大于长度方向的光束角。

上面的测试结果，是不是让人大跌眼镜？在这个数据比较出来之前，人们都认为：a. 长度方向的出光角度大。

b. 出光表面大，所以照得更宽。

所以都认为用5630 比3528、3014 更能解决暗斑问题。

现在看来，上述看法都是想当然的。

出光面大，不能代表光束角大。

根据上述比较，可以看到，不能用5630 简单地替代3528、3014 来解决管灯的暗斑问题。

对于同样的LED 间距，5630 比3528、3014 等会有更严重的暗斑问题！为什么出光面大，光束角却没有增大，甚至减小？为什么长度方向的光束角还小于宽度方向的光束角？这些问题的的分析有些复杂。

白光LED 胶体中的荧光粉颗粒、胶体表面的平整度、粗糙度、壳体的侧壁反光、芯片的尺寸等因素，都会有影响。

事实已经摆在眼前，不容否认，只能是用理论来分析、解释。

这对设计LED 支架结构的人来说，应该是很重要的课题。

但对应用LED 的人来说，则可不必考虑。

当然。

有兴趣的也可以自己去研究一下。

图4 是3528 和5630 光斑状况的比较。

两种LED 之间的距离是相同的，改变LED 到光罩的距离，可以看到，当着光斑（两束光之间的暗区）基本消失时，它们都有着同等的距离。

并不会因为5630 的出光面大而可以有更近的距离。

这个实验表明，在做管灯时，同样的灯具，不能因为5630 的表面大而增大 LED 的距离来减少LED 的数量。

要没有光斑，5630 和3528 的使用数量是相同的。

这样使用5630 的成本就太高了。

因此，要用5630 来做管灯，灯具结构必须改变。

这样改进结构的产品已经面市了，大家有机会看到就明白了。

解决暗斑问题，可以采取如下措施：图 4a. 减小LED 的间距。

这样，对某些灯具来讲，会增加LED 的数量。

b. 适当增大LED 到扩散罩的距离。

适当的距离已可以解决光般问题，过大的距离则会带来其它问题。

c. 更改灯具的结构，以满足既增大LED 的间距，又增大LED 到扩散罩的距离。

当然，对透明罩则不需考虑这些问题。

3. 几款贴片 LED 的比较结果根据上面的测试结果，可以对这几款封装的 LED 做个评价。

3014——除非对体积有要求，否则不宜考虑。

3528——该封装体的散热还是不错的。

2835——与 3528 相比没有什么优势。

5630-1——这是失败的封装设计。

5630-2——相对 5630-1 封装，散热能力强很多。

从散热的角度看，3528 比较好。

根据一些初步的测试，本人认为，3528 封装的工作电流可以拓展到 40～60mA 。

传统 3528 的高度较高，现在已有薄型的 3528 封装，基本上可以淘汰 3014 产品——除非设计的灯具非常小，允许的 PCB 尺寸非常小。

5630 封装，若采用图 1 中的 5630-2 型，最大工作电流应该在 120mA 为宜。

用到 150mA ，需要 很好的散热装置，否则，结温很容易超过70℃。

至于 5630-1 型封装，最大工作电流应该在100mA以下为宜。

2835 从成本上看，不可与 3528 相比拟，所以，可以淘汰或改进。

没有对 5630 和小尺寸的封装做比较，因为没有实际意义，不可能用 5630 在 30mA 以下来用。

4. 对贴片封装 LED 改进的建议3014 和 2835 型封装的散热效果所以不如预期，在于它们热沉设计的不合理。

从理论上讲，这样的设计思路是对的。

但是，为了追求小型化、超薄形，达到的结果确实是不好的。

影响热阻的因素， 不仅仅在于一个纵向的薄，还需要横向的宽。

这方面的问题我在“导热系数和热阻的实际应用”【1】 一文中讲过。

我再这里重复一下来说明如何改进贴片封装结构。

图 5、图 6 是两款 1W 级封装的 LED ，图 7、图 8 分别是这两款 LED 的截面示意图。

图 9 是它 们在实际使用时，热流的传导示意图。

请特别注意一下它们的铜底座尺寸。

这些尺寸的设计对散热 非常重要。

通过实际测试，这两款 LED 相比，图 6 的 LED 芯片温度要远低于图 5 的 LED 。

虽然从 LED 结封装结构看，似乎图 5 的 LED 的芯片到热沉底部的热阻小，但是当接散热器时，铝散热器的 导热能力比铜小的多，热量不容易横向散开，除非是铜散热器，这样就和图 6 的结构类似了，而这 实际上就反过来证明了图 6 的散热要好了。

图 8 的结构，散热铜底座较厚，但是横向比较大，芯片 的热量可以很快横向散开。

2.8图 9φ6相比起来，图 6 的 LED 结构中与图 5 结构相应点的热流密度都要低，参看图 9 ，实际热阻其实0. 2 1.3 52. 550. 51. 81还要小。

这个例子说明，封装体的热沉不能仅仅依靠减薄来减小热阻，它需要一定的宽度和厚度。

宽度增大，而厚度很薄的话，横向热阻依然会大。

实际上，像3014 和2835，以及5630 这样的封装，所以散热不好，就是因为封装热沉接触的PCB 覆铜厚度很薄。

除非将PCB 的覆铜做到0.5～1mm 厚。

这是不可能的，成本上不允许。

所以，从实际应用的角度看，要减小热阻，只有将封装体的热沉做得适当的大和厚。