大功率发光二极管技术
2024发光二极管LEDPPT课件
发光二极管LEDPPT课件•发光二极管LED基本概念与原理•发光二极管LED材料与制备技术•发光二极管LED器件结构与封装形式•发光二极管LED驱动电路设计与应用实例目录•发光二极管LED性能测试与评估方法•总结回顾与展望未来发展趋势01发光二极管LED基本概念与原理发光二极管定义及分类定义发光二极管（LED）是一种能将电能转化为光能的半导体电子元件，具有高效、环保、寿命长等特点。
分类根据发光颜色、芯片材料、封装形式等不同，LED可分为多种类型，如单色LED、双色LED、全彩LED、大功率LED等。
工作原理与发光机制工作原理LED的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在PN结附近，当注入少数载流子时，会与多数载流子复合而发出光子，从而实现电能到光能的转换。
发光机制LED的发光颜色与半导体材料的禁带宽度有关，不同材料的禁带宽度不同，发出的光子能量也不同，因此呈现出不同的颜色。
此外，通过改变LED的电流、电压等参数，还可以实现亮度和颜色的变化。
主要参数及性能指标主要参数LED的主要参数包括光通量、发光效率、色温、显色指数等，这些参数决定了LED的发光效果和使用性能。
性能指标评价LED性能的指标主要有寿命、可靠性、安全性等，这些指标对于LED的应用和推广具有重要意义。
应用领域及市场前景应用领域LED广泛应用于照明、显示、指示、背光等领域，如家居照明、商业照明、景观照明、交通信号灯、户外广告屏等。
市场前景随着人们对节能环保意识的提高和LED技术的不断发展，LED市场呈现出快速增长的趋势。
未来，LED将在更多领域得到应用，市场前景广阔。
02发光二极管LED材料与制备技术如砷化镓、磷化镓等，具有高亮度、高效率、长寿命等特点。
半导体材料荧光粉材料封装材料用于LED 的波长转换，可调整LED 的发光颜色。
如环氧树脂、硅胶等，用于保护LED 芯片和提高其稳定性。
030201常用材料类型及特点通过化学气相沉积等方法在衬底上生长出所需的半导体材料。
大功率发光二极管道路照明光源调光方案的研究
０ 前言
１１１ Ｅ 的有 级型调 光模式 ＿＿ Ｌ Ｄ Ｌ Ｄ 的有级 型调光是最 常见 的 ，也是最简单 、使 Ｅ
商品化 的 、发光效率大 于 １０ ｌ ／ 的照明级高 ０ ｍ Ｗ
亮度 白光 Ｌ Ｄ （ Ｂ Ｌ Ｄ，以下简称为 Ｌ Ｄ）技 术 Ｅ Ｈ Ｗ－Ｅ Ｅ
用最方便 的调 光方式 。 鉴 于单 片封装 Ｌ Ｄ功率的相对较小及光源整体散 Ｅ 热 的限制 ， Ｅ Ｌ Ｄ道路照明光源一般均采用多单元 的阵 列结构 。每一个 Ｌ Ｄ单元都具有独立的配光特性 ， Ｅ 采
的飞速发展 ，为第 四代 照 明带来 了前所 未有 的机遇 ， 是一种 具有 广泛应用前景 、 能优 良的道路照 明光源 。 性
虽 然如此 ，应该看到在实 际使用 中 ，人们 不仅对
道路 照明的现场环境 、照明舒 适度 以及照 明节 能的要
用在驱动器的输 出制式配合下 ， 单元分组调光这种最简
特性改变 。 主要 的相互关联有 ： Ｅ Ｌ Ｄ芯片 的发热温升 、
而不改变本身 的配光 特性 ，因此调光 的效果是 比较理 想 的， 但是调节 明暗的平滑度稍差 ， 不能 随意地调节 。 １１１ Ｅ ．．． Ｌ Ｄ单元 的非均匀分组调光 ２
同一道路 照明光 源 内 Ｌ Ｄ 单元 的非均匀分组调 Ｅ
出光效率 、使 用寿命 的变化 ，以及 照明光源 的光输 出 特性 、道路 的照明效 果 、驱动器工作 特性 、寿命变化
等等一 系列 的问题 。
１１ Ｌ Ｄ道路照 明光 源的调 光模式 ｔ・ ． Ｅ 。
光 ，主要是每个 Ｌ Ｄ 单元分别担任不 同的光输出角 Ｅ
色 ，总体用来形成满 足配光要求 的光输出特性 ，具有 构成简单 、 操控方便等特点 。 通过 Ｌ Ｄ单 元非均匀分 Ｅ
大功率白光LED封装技术面临的挑战
发展创新 ，面对巨大的市场机会 ，世界各大公 司加大 了对 芯片及其封装技术的研发力度 ，以期解决两个技
术关键 ：如何提高发光效率 和如何提高器件 总的光通
量 ， Ｅ 】Ｌ Ｄ芯片和封装不能再沿袭传统的设计理念与生 产模 式 ，寻找新 的导热性 能优 良的封装材料 ，优化封
装结 构 ，改进封装工艺 ，增强 Ｌ Ｄ内部产生光子 出射 Ｅ
设计 、 材料及 工艺技术等多方 面人手 ， 高产品 的封装 提
１ 引言
发光二极管 （ Ｅ Ｌ Ｄ） 光 Ｌ Ｄ是未来照明的核心部分 ， Ｅ 进人 ２ ｌ
世纪后 ，Ｌ Ｄ 的高 效化 、超高亮度化 、全色化不 断 Ｅ
可见光和热等辐射能的发光器件 ， 具有寿命长 、 体积小 、 发光效率高 、 响应时间短 、 光色纯 、 结构牢固 、 能稳 性 定、 可靠性高 、 节能环保等一 系列优异特性 ， 被认为是 最有可能进人普通照明领域 的一种 “ 绿色照明光源” 目 。 前市场上功率型Ｌ Ｄ的最 高流 明效率在５ １ Ｅ ０ｍ 左右 ， 还远达不到家庭 日常照明的要求。 为了提高功率型Ｌ Ｄ Ｅ 发光效率 ，一方面发光芯片的效率有待提高 ；另一方 面 ，功率型 Ｌ Ｄ的封装技术也需进一步提高 ， Ｅ 从结构
的几率 ，提 高光效 ，解 决散热 ，改进 光学性 能 ，加 速大功率ｕ 产品用于普通照明进程更是产业界研发的
收稿 日期 ： ０ ７０ － ５ ２０ —９ ０ 基金项 目：河南 省重点科技攻 关资助项 目 （ ７ １ ２ ４ ０ ７） ０ ２ ０ ２ ０ ２ ，河南理工大 学博士基金 资助项 目 （ ４ ６ ２） ６ ８ ０ ，河南 理工大学研究生学位论文创新基金 资助项 目 （ ４ ０ ５） ６４ ０
．
大功率LED封装工艺技术
散发至 Ｐ Ｃ Ｂ板 上 ， 散热 问题也 比较好 的解决。但是也存在着
一
护； ④ 多个 Ｌ Ｅ Ｄ可实现模块化 ； ⑤散热系数高等简单的要求 。 根据大功率 Ｌ Ｅ Ｄ封装技术要 考虑的种种 因素 ， 在封装关
键 技 术 方 面 也 提 出 了几 点 。主 要 包 括 ：
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ｈ ｉ ｇ ｈ － ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｌ Ｅ Ｄ ｃ ｈ ｉ ｐ ｐ ａ ｃ ｋ ａ ｇ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ．Ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄ ｉ ｎ ｇ ｈ ｉ ｇ ｈ － ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｌ ＥＤ ｐ ａ ｃ ｋ ａ ｇ ｉ ｎ ｇ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ，ｔ ｈ ｅ ｋ ｅ ｙ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ ｇ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｃ ｋ ａ ｇ ｅ ，ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｃ ｋ ａ ｇ ｅ ，ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｈ ｉ ｇ ｈ － ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｌ ＥＤ ｐ ａ ｃ ｋ ａ ｇ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｂ ｒ ｉ ｅ ｆ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：Ｌ ＥＤ ｅ ｎ ｃ ａ ｐ ｓ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ；Ｌ ＥＤ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ； Ｌ ＥＤ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ ｇ
高功率发光二极管封装及散热研究
１高功率发 光＝极 管封 装
１ １封装结构 的演 变 Ｌ Ｄ 装的主 要 目的是 为 了确保发光 芯片和 下一 层 电路 间的 电气和机械 Ｅ封 性 的正 确接 触，并保 护发 光 芯片 不 会受 到机 械 、热 、潮 湿及 其 它 的外 部冲 击 。同时， 由于 ＬＤ 实现 其光 学方 面的特 性， Ｅ要 封装 时也需要 考虑和 确保其 光 学特性 能满足要 求 。Ｌ Ｄ封装 方法 、材 料和 封装设 备 的选 取主要 是 由 Ｌ Ｄ芯 Ｅ Ｅ 片 的结构 、电气 ／机械 特性 、精度 和单 价等 因素 决定 的 。Ｌ Ｄ产 业经 过 ４ Ｅ ０ 多年 的发展， 经过 了支架 式 Ｌ Ｄ Ｌ ａ Ｌ Ｄ 、普通 贴片 式 Ｌ Ｄ ｃ Ｓ Ｄ Ｅ （ｅｄ Ｅ） Ｅ （ｈＰ Ｍ ｉ ＬＤ 、功率 Ｌ Ｄ Ｐｗ ｒ ＬＤ 、大功率 Ｌ Ｄ Ｈ ｇ ｏ ｅ Ｌ Ｄ等 发展 历程 。 Ｅ） Ｅ （ｏ ｅ Ｅ ） Ｅ （ｉｈ Ｐｗ ｒ Ｅ ） Ｌ Ｄ器 件封 装的 热阻越 来越 小 。 Ｅ 功率型 Ｈ — Ｅ Ｂ Ｌ Ｄ的热特性 直接 影响到 Ｌ Ｄ的工作 温度 、发光 效率 、发 光 Ｅ 光谱 、使用 寿命 等性 能， 因此， 功 率型 Ｌ Ｄ芯 片的封 装 设计 、制造技 术更 对 Ｅ 显得尤为重要 。
离， 热管 的动作温 度范 围十 分宽广 。从零下 ２ ０ ～１ ０ ０度 ００度均 可使用热 管导 热 。热管分 为蒸发 受热端 和冷凝 端两部 分 （ 具体到 产品上， 受热 端就 是和 散热 器 底座接 触的部分 ） 。当受热端 开始 受热 的时候， 管壁周 围的液 体就会瞬 间汽
化， 产生 蒸气， 时这部分 的压力就会变 大， 此 蒸气流在 压力 的牵 引下 向冷凝端流 动 。蒸气 流到达 冷凝端 后冷凝 成液 体， 同时也放 出大量 的热量 ， 后借助毛 细 最 力 回到蒸 发受 热端 完成 一 次循环 。热 管具 有导 热快 ， 体积 小， 灵活 性强等 优 点， 是应 用于 大功 率 Ｌ Ｄ散热 的最有 前途 的技 术之 一 。热 管具 有散热 量大 、 Ｅ 成本 低的 优点， 辅助风 扇 的散热 效 果能有 效地 降低 结温 ， 提高 Ｌ Ｄ的使用寿 Ｅ
大功率LED灯珠特性及技术参数
大功率LED灯珠特性及技术参数大功率LED灯珠是LED灯珠的一种，相对于小功率LED 灯珠来说，大功率LED灯珠的功率更高，亮度更亮，价格更高。
小功率LED灯珠额定电流都是20mA，额定电流高过20mA 的基本上都可以算作大功率。
一般功率数有：0.25w、0.5w、1w、3w、5w、8w、10w等等。
主要亮度单位为lm（流明），小功率的亮度单位一般为mcd(毫坎德拉，1cd=1000mcd)，也就是发光强度I。
1cd=1lm/sr(流明/立体弧度)=1烛光。
解释为：光源在指定方向上的立体角dΩ之内所发出的光通量或所得到光源传输的光通量dΦ，这二者的商即为发光强度I（单位为坎德拉，cd）。
外罩可用PC管制作，耐高温答135度。
大功率LED产品分类：目前做为一个新兴的绿色、环保、节能光源被广泛应用于汽车灯、手电筒、灯具等场所。
LED大功率之所以这样称呼,主要是针对小功率LED而言,目前分类的标准总结起来有三种:第一种是根据功率大小可分为0.5W,1W,3W,5W,10W....100W不等,根据封装后成型产品的总的功率而言不同而不同.第二种可以根据其封装工艺不同分为:大尺寸环氧树脂封装、仿食人鱼式环氧树脂封装、铝基板（MCPCB）式封装、TO封装、功率型SMD封装、MCPCB集成化封装等等第三种可以根据其光衰程度不同可分为低光衰大功率产品和非低光衰大功率产品。
当然，由于大功率LED本身的参数比较多，根据不同的参数会有不同的分类标准，在此不再类述。
LED大功率仍然属于LED封装产品里的一种，是让半导体照明走向普通照明领域里最重要的一环。
大功率LED产品应用注意事项大功率LED产品及器件在应用过程中，散热、静电防护、焊接对其特性有着很大影响，需要引起应用端客户的高度重视。
一、大功率LED产品的散热：由于目前半导体发光二极管晶片技术的限制，LED的光电转换效率还有待提高，尤其是大功率LED，因其功率较高，大约有60%以上的电能将变成热能释放（随着半导体技术的发展，光电转换效率会逐渐提高），这就要求终端客户在应用大功率LED产品的时候，要做好散热工作，以确保大功率LED产品正常工作。
发光二极管---讲解资料
2.二极管的分类
发光二极管分类
激光二极管具有高速切换、小发热量和易于驱动控制等优点，因此在激光雷达、光纤通信和医疗设备等领域得到了广泛应用。激光二极管利用P-N结进行双向多层能带的结构设计，可以被用来发射强光。
蓝光发光二极管属于半导体光源，是制备白光LED，应用于照明和背光显示的关键技术之一。同时，它也是高清流媒体、3D显示等领域的基础设施。
日光灯管
白炽灯
LED灯
列举：
4.市场的发展前景
01
02
03
量子点材料特性量子点具有独特的尺寸效应和量子限域效应，可调控发光波长，提高发光效率。
量子点LED优势与传统LED相比，量子点LED:具有更高的色纯度更广的色域覆盖率更低的制造成本。
应用领域展望量子点LED在显示、照明、生物成像等领域具有广阔的应用前景，如超高清显示、智能照明、荧光探针等。
市场分析
发光二极管的应用场景
LED显示屏是发光二极管的重要应用领域之一，广泛应用于室内外广告、体育场馆、演艺舞台等场所。LED显示屏具有高亮度、高对比度、色彩鲜艳等特点。
显示屏
LED可用作液晶显示（LCD）的背光源，提高显示效果和节能性能。随着LCD市场的不断扩大，LED背光源需求也相应增长。
背光源
发 光 二 极 管
目录
CONTENTS
什么是发光二极管
01
二极管的分类
02
二极管的应用场景
03
市光二极管
发展历程：这种电子元件早在1962年出现，早期只能发出低光度的红光，之后发展出其他单色光的版本，能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线，光度也提高到相当的光度。而用途也由初时作为指示灯、显示板等; 随着技术的不断进步，发光二极管已被广泛地应用于显示器和照明。
发光二极管封装
发光二极管封装1. 引言发光二极管（LED）是一种能够将电能转化为可见光的电子器件。
发光二极管封装是指将LED芯片封装在一种具有保护、导热和导光功能的外壳中，以实现对LED芯片的保护和光束控制。
本文将介绍发光二极管封装的原理、封装类型以及一些常见的封装材料。
2. 封装原理发光二极管封装的主要目的是提供对LED芯片的保护，同时能够控制光束的发散角度和射出方向。
封装过程中，需要将LED芯片固定在封装材料的底部，并通过导线连接芯片的正负极，以使其能够正常工作并发光。
封装材料的选择同样非常重要，需要具备良好的导热性能和导光性能，以确保LED的稳定工作和高亮度输出。
3. 封装类型根据封装的形式和结构，发光二极管封装可以分为多种类型。
常见的封装类型包括直插式（DIP）、贴片式（SMD）、透明式、封装板式等。
每种封装类型都有自己的特点和适用场景。
3.1 直插式（DIP）直插式封装是最早使用的一种封装形式，也是最常见的一种封装。
它具有体积较大的特点，适用于大功率LED的封装。
直插式封装需要通过在电路板上插入LED器件的引脚，再通过焊接来固定。
这种封装形式相对简单，但体积较大，不适合小型化的应用场景。
3.2 贴片式（SMD）贴片式封装是一种体积较小、结构较薄的封装形式，适用于小型化和集成化的应用场景。
贴片式封装可以直接焊接在电路板上，而无需插入引脚。
由于其体积小、重量轻，能够满足越来越高对小尺寸和轻型设备的需求。
3.3 透明式透明式封装是一种具有透明外壳的封装形式，通过透明外壳可以实现较好的光输出效果。
透明式封装通常用于需要较好光输出效果的应用场景，例如照明、显示等。
3.4 封装板式封装板式是一种特殊的封装形式，它将多个发光二极管封装在一个大型的封装板上。
这种封装形式可以实现高亮度输出，并在照明领域得到广泛应用。
4. 封装材料发光二极管封装需要选择适当的封装材料，以满足不同的要求。
常见的封装材料有塑料、陶瓷和金属等。
大功率LED照明恒流驱动方案
大功率LED照明用恒流驱动方案介绍序言LED即发光二极管，是一种半导体固体发光器件。
它是利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。
LED一般被称为第四代照明光源或绿色光源，具有高节能、利环保、寿命长、体积小、高亮度等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域；LED灯作为一种新的照明用光源，正在逐渐得到大规模和大范围内的应用；LED照明灯自身在节能，长寿，高能效，亮度方便可调节等方面的优异特性也符合现在倡导的低碳，环保的大趋势；目前，LED照明在LED背光，LED广告灯，LED幕墙，大功率LED 路灯，LED节能灯及日光灯，LED显示等领域得到广泛深入的应用；预计在未来几年内，LED灯将可能逐渐进入家庭照明，室内外照明等领域，成为一种重要的照明光源。
决定LED灯的性能和寿命的核心部分是LED恒流驱动电路，LED灯的寿命（光亮度衰减）与驱动电流的稳定性和电流纹波或杂讯息息相关，LED灯的可靠性主要取决于驱动芯片的可靠性和各种安全保护措施；芯龙半导体作为专业的电源管理芯片设计者，提供一系列高压，大电流，高效率，高可靠性，高性价比的LED恒流驱动芯片；在大电流LED 单片全集成恒流驱动芯片领域，芯龙处于全球范围内的业界领先地位。
芯龙半导体的一系列LED驱动芯片支持市电，直流稳压电源，太阳能电池，电子变压器，交流变压器，蓄电池，车载电源等多种供电方式；输出恒流驱动LED的功率从10W~100W 全系列；LED模组可以串联，并联，串并联结合等多种连接方式；电路拓朴支持降压，升压，升降压等多种结构。
上海芯龙半导体致力于开发耐高压、高效率、大电流、高可靠性、高性价比的单片开关模拟电源管理类集成电路，开发出一大批耐高压、高效率、大电流、高可靠性、高性价比的产品，逐步推向市场，可以应用于绝大部分供电的领域和应用。
发光二极管的技术参数
发光二极管的技术参数
一、亮度
发光二极管（LED）的亮度是指在特定电流下，单位面积上光通量的大小。
亮度常用单位是cd/m²（坎德拉每平方米）。
亮度与LED 的发光面积、发光强度和散热情况等因素有关。
二、色温
发光二极管的色温是指其发光颜色的暖度（色调），常用单位是开尔文（K）。
色温越高，光越偏蓝，反之越偏黄。
常见的白光LED的色温为3000K-7000K。
对于不同应用场景，选择合适的色温非常重要。
三、电流与电压
发光二极管通常需要驱动电路来提供恰当的电流和电压。
电流的大小影响发光二极管的亮度和寿命，而电压的大小则取决于其发光二极管颜色和封装方式等因素。
例如，红色LED的典型电压范围为1.8V-2.2V，而蓝色和绿色LED的典型电压范围则为2.8V-3.6V，需要根据具体情况进行选择。
四、寿命
发光二极管的寿命指的是其在特定工作环境下的使用寿命，一般来说为2-10万个小时。
寿命与LED的结构、封装、散热、工作温度等因素有关。
在使用过程中，要注意散热，避免过高温度对其寿命造成影响。
以上是发光二极管常见的一些参数，掌握这些参数对于应用领域的选择和设计非常重要。
发光二极管作为一种高效、节能、环保的光
源，被广泛应用于照明、显示、信号指示等领域。
LED灯驱动电源的技术方案和使用模块
LED灯驱动电源的技术方案和使用模块大功率LED灯驱动电源的技术方案和功能模块大功率发光二极管用于一般照明是本世纪的新课题，其节能、安全、长寿命的综合优势将引发下一轮照明产业的革命。
生产和生活中的原始电源有各种形式，但无论那种电源，一般都不能直接给发光二极管供电。
因此，要用发光二极管做照明光源就要解决电源变换的问题。
大功率发光二极管实际上是一个电流驱动的低电压单向导电器件，给发光二极管供电的电源变换器的设计必须要注意发光二极管以下五个特点：1、发光二极管是单向导电器件。
由于这个特点，就要用直流电流或者单向脉冲电流给发光二极管供电。
2、发光管是一个具有P/N结结构的半导体器件，具有势垒电势，这就形成了导通门限电压，加在发光二极管上的电压值超过这个门限电压二极管才会充分到通。
大功率发光二极管的门限电压一般在2.5V以上，正常工作时的管压降34Vo3、发光二极管的电流/电压特性是非线性的。
流过发光二极管的电流在数值上等于供电电源的电动势减去发光二极管的势垒电势再除以回路的总电阻(电源内阻、引线电阻、发光管体电阻之和)。
因此，流过发光二极管的电流和加在发光管两端的电压不成正比。
4、发光二极管的P/N结是负的温度系数温度升高发光二极管的势垒电势降低。
由于这个特点，所以发光二极管不能直接用电压源供电，必须采取限流措施，否则随着管子工作时温度的升高电流会越来越大以至损坏。
5、流过发光管的电流和发光管的光通量的比值也是非线性的。
发光二极管的光通量随着流过发光管的增加而增加，但却不成正比，越到后来光通量增加得越少。
因此，应该使发光管在一个发光效率比较高的电流值下工作。
另外，发光二极管也和其他光源一样，所能承受的电功率是有限的。
如果加在发光二极管上的电功率超过一定数值，发光管可能损坏。
有于生产工艺和材料特性方面的差异，同样型号的发光管的势垒电势以及发光管的内阻也不完全一样，这就导致发光管工作时的管压降不一致，再加上发光管势垒电势具有负的温度系数，因此，发光管不能直接并联使用。
大功率白光发光二极管的金属化固晶封装技术研究
１ ・ ７
２１年 ９ ０１ 月
光 源 与 照 明
４ 结 语
２ １ 年第 ３ ０１ 期
本文采用银胶和 Ｓ ０ Ｃ合金焊料固晶各封装 了 Ｎ１０
一
批 ４ ｌ ４ ｌ ５ ｘ５ ｍｉ ｍｉ的大 功 率 白光 Ｌ Ｄ， 采用 直径 为 Ｅ
６ ｉ 、厚 度为 １ － ０ｍ ｌ ｌ ． ｍｎ、町串联 １ ６ ｉ ０个 １ 的大功率 ｗ
此 ，如何把芯片发出的热及 时导出并散 发 去 ，把芯 片 的结温控制在所允许 的范 围内， 是保障大功率 Ｌ Ｄ Ｅ
大功率白光 Ｌ Ｄ 的封装流程主要包括 ：芯片固 Ｅ
晶 、超声波金线焊接 、点荧光粉 、封盖透镜 、注入硅 胶填充体等过程 ，其结构如图 ２ 所示 ，
光源正常工作的一个至关重要 问题 。本文将对大功率
成 ｍ ，大 功 率蓝 光 Ｌ Ｄ 芯 片 是 采用 ＭＯ ＶＤ 方法 在 Ｅ Ｃ
图 ２ 大功率 白光 Ｌ Ｄ的结构 Ｅ
蓝宝石衬底上生长出具有 Ｐ 结有源发光层的半导体 Ｎ
Ｇ Ｎ晶体 ， ａ 然后将蓝宝石衬底减薄并背铜 ， Ｇ Ｎ 出 在 ａ 光 面上制作电极 ，再切割成边长为 ３ ～６ ｉ的方形 ５ ０ｍ ｌ 晶片 ，芯片的厚 度大约为 ５ ｍ，当芯 片加上正 向电 ０ｇ
压 ，Ｐ Ｎ结就会发 出 ４ ０ ６ ｉ ５ －４ ５ｎ ｎ的蓝光 ，目前 ，Ｐ Ｎ
结 中 电子 与 空穴 复合 产 生光 子 的 电光 转 换 效 率 （ 内量
由图 ２可知 ， 大功率 白光 Ｌ Ｄ芯片可 以从 以下三 Ｅ
个方面 向外界传递 热量 ：其一 ，芯片通过其底部的固 晶材料层向基板传递热量 ，再 由基板把热量传递给灯 具散热器进 行散热 ；其二 ，通过金线把芯片上的热 量 传递到电极上来 ；其三 ，通过芯片上方硅胶向外界传 递热量 。由于金线一般为 １ ｍｉ ． ｌ ２ ，通过它 向外界传递 的热量很有 限， 芯片上方 的有机硅胶为热的不 良导体 ， 很难 向外传递热量 。因此 ，芯片上的热量主要是通过 其底部 同晶材料层 向外界传递 ，那 么芯片底部 固晶材 料 的导热系数 、厚度 、是否有 空洞 等方面是决定大功 率 Ｌ Ｄ封装热阻的主要 因素 。 Ｅ
【深度分析】大功率白光LED路灯发光板与驱动设计
【深度分析】大功率白光LED路灯发光板与驱动设计
LED是一种绿色照明光源，其主要优点是发光效率高。
随着材料科学的进展，在未来十几年其发光效率会有更大幅度的提高；且能量消耗低、寿命长、
材料可回收，不会污染环境。
基于LED照明的以上优点，欧美、日本和韩国都制定了相应的法律法
规和产业扶持政策，在未来十几年的时间里大规模推广相关技术到民用照明领域。
我国虽然起步比较晚，但最近几年也开始了积极的科研开发和产业政策的
制定和扶持等工作。
大功率白光LED路灯发光板设计的相关应用技术
目前，白光LED技术主要有三种：采用InGaN蓝色LED管芯上加少量钇铝石榴石为主的荧光粉，由蓝光LED激发荧光粉发出黄光，与蓝光混合发
出白光；利用三基色原理将红、绿、蓝三种LED混合成白光；用紫外光LED
激发三基色荧光粉产生多色光混合成白光。
其中第二种方案控制难度较高、而且阵列应用很难保证发出均匀的白光，而第三种白光技术所发白光有紫外光成分，因此这里选择第一种白光技术进行
应用技术分析。
大功率白光LED的发明成功为半导体发光元件进入照明领域
提供了物质与技术保障。
大功率白光发光二极管在照明领域的使用需要注意两
方面问题：电/光转化率和发光组件的热控制。
大功率LED是一种小型器件，随着制造技术的提高，输入的驱动电流
越来越大，输入功率也随之提高。
虽然电/光转化率较高，但从芯片面积上来讲，应该算作是点光源，因此单位面积上发热量很大。
而大功率LED器件性能随
着结温的升高会受到很大影响，超过一定温度后，电/光转化率会急剧下降，甚至器件因为温度过高而永久失去功能。
1W大功率发光二极管
1W大功率发光二极管（LED）的驱动电源鉴于大功率发光二极管工作电压仅为3V。
通过全桥整流将220V交流电变成直流电，在全桥上的电压降约为1．8V，只驱动一只发光二极管工作的电能利用效率仅为60％。
必须把3只以上发光二极管串联起来工作，才能使总的电能利用效率超过80％。
根据3基色合成白光原理，将红、绿、蓝3只1W大功率发光二极管串联起来工作，就可以获得相当于3W发白光的LED所达到的亮度。
同时还可以组合出6种彩色光线，满足人们对变换彩光的喜好。
为了避免电能浪费，使用市电做 LED驱动电源应采用电容器做降压限流元件。
其中：C3电容的主要作用是在刚接通220V市电时防止可能产出的瞬间大电流通过LED使其受到损坏，VS1可控硅则是防止负载开路时在C3两端产生高压使其严重发热爆炸。
VDS1触发二极管的转折电压为30V～40V，正常状况下C3两端电压不超过10V，VDS1一直截止。
VS1也截止。
只有在负载电路断掉或LED 内部开路情况下，C3两端电压刚升到30V～40V时VS1才即刻导通并维持导通状态。
排除故障重新接通电源，VS1即自动恢复截止状态。
如果只要求3只大功率LED-起发光，电源驱动电路中的VT1～VT9和R3～R9可全部不用。
该部分电路专门为控制红、绿、蓝3只LDE的发光状态而设计，A、B、C三端悬空或接到直流负端相对中点上，VT1、vT4、VT7～VT9截止,VT2、VT3、VT5、VT6导通，LED2和LED3分别被VT2和VT3短路，只有LED1工作发光。
单独将B端接到直流正端，将使VT8导通，VT5和、VT2随之截止，LED2工作发光。
单独将C端接到直流正端，将使VT9导通,VT6和VT3随之截止，LED3工作发光。
与此同时，B 端或C端接到直流正端，都可使VT4导通、VT1随之导通，LEDl被VT1短路不工作。
但将A端接到直流正端，将使VT7导通，强制让BG4截止，VT1随之截止。
LED1工作发光。
《大功率LED结温与热阻测量研究》范文
《大功率LED结温与热阻测量研究》篇一一、引言随着LED（发光二极管）技术的不断发展和广泛应用，大功率LED成为了许多现代照明设备的主要光源。
然而，随着LED 的功率增大，其产生的热量也随之增加，对LED的结温与热阻的准确测量显得尤为重要。
本篇论文将深入探讨大功率LED的结温与热阻的测量方法及其重要性。
二、大功率LED结温与热阻的重要性结温与热阻是评价大功率LED性能的重要参数。
结温反映了LED芯片内部的温度，而热阻则描述了LED在产生热量时，热量从芯片传导到外部环境所遇到的阻力。
准确的结温和热阻数据对于优化LED的设计、提高其可靠性、延长使用寿命以及减少热失效具有重要意义。
三、大功率LED结温的测量方法1. 电学测量法：通过测量LED的正向电压和反向电流的变化，可以间接推算出结温。
这种方法简单易行，但只能得到粗略的结温值。
2. 光色测量法：通过测量LED的光通量、色度等参数的变化，可以推算出结温。
这种方法精度较高，但需要专业的设备和技术。
3. 热像仪测量法：利用红外热像仪直接测量LED表面的温度分布，从而推算出结温。
这种方法精度高，但成本较高。
四、大功率LED热阻的测量方法1. 稳态法：通过在特定条件下测量LED的温升，以及其内部的热阻抗，从而推算出热阻。
这种方法简单易行，但需要较长的测量时间。
2. 瞬态法：利用热脉冲法等瞬态测量技术，通过分析LED在脉冲期间的温度变化，快速得出热阻值。
这种方法测量速度快，但需要较高的技术要求。
五、实验设计与实施本实验采用光色测量法和瞬态法对大功率LED的结温和热阻进行测量。
首先，利用专业设备对LED的光通量、色度等参数进行测量，推算出结温；然后，利用瞬态法对LED施加短时间的高温脉冲，分析其温度变化，得出热阻值。
实验过程中，严格控制环境条件，保证实验数据的准确性。
六、结果与讨论通过实验，我们得到了大功率LED的结温和热阻的准确数据。
我们发现，随着LED功率的增加，其结温和热阻也随之增加。
《基于大功率LED的铁路信号机智能点灯系统研究》范文
《基于大功率LED的铁路信号机智能点灯系统研究》篇一一、引言随着铁路交通的快速发展，铁路信号系统作为确保列车安全、高效运行的关键设备，其性能和可靠性显得尤为重要。
大功率LED（发光二极管）因其高亮度、低功耗、长寿命等优点，在铁路信号机中得到了广泛应用。
本文旨在研究基于大功率LED的铁路信号机智能点灯系统，以提高铁路信号的可靠性和安全性。
二、大功率LED在铁路信号机中的应用大功率LED以其高亮度和长寿命的特性，在铁路信号机中发挥着重要作用。
与传统光源相比，大功率LED具有更高的能效比和更低的能耗，可以有效降低信号机的运行成本。
此外，大功率LED还具有快速响应、高可靠性等特点，可以更好地满足铁路信号系统的要求。
三、智能点灯系统的设计与实现为了进一步提高铁路信号机的性能和可靠性，本文提出了一种基于大功率LED的智能点灯系统。
该系统通过引入智能控制技术，实现对信号灯的精确控制和管理。
1. 系统架构智能点灯系统主要由大功率LED灯珠、驱动电路、控制单元和通信接口等部分组成。
其中，控制单元是系统的核心，负责实现对信号灯的精确控制和管理。
2. 控制策略智能点灯系统采用先进的控制策略，通过实时监测信号机的状态和环境因素，如列车位置、速度、天气状况等，实现对信号灯的自动调节和优化。
同时，系统还具有故障诊断和预警功能，一旦发现故障或异常情况，可以及时报警并采取相应措施。
3. 通信接口智能点灯系统通过与铁路信号系统的其他设备进行通信，实现信息的共享和协同工作。
通信接口采用高速、可靠的传输技术，确保信息的实时性和准确性。
四、实验与结果分析为了验证智能点灯系统的性能和可靠性，我们进行了实验测试和分析。
实验结果表明，该系统具有以下优点：1. 精确控制：智能点灯系统可以实现对信号灯的精确控制和管理，确保列车在各种情况下都能得到准确的信号指示。
2. 节能环保：大功率LED具有低能耗、高能效比的特点，可以有效降低信号机的运行成本，同时减少对环境的影响。
LED发光二极管技术参数常识
LED发光二极管技术参数常识半导体发光器件包括半导体发光二极管（简称LED）、数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏（简称矩阵管）等。
事实上，数码管、符号管、米字管及矩阵管中的每个发光单元都是一个发光二极管。
一、半导体发光二极管工作原理、特性及应用（一）LED发光原理发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。
因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。
此外，在一定条件下，它还具有发光特性。
在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。
进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光，如图1所示。
假设发光是在P区中发生的,那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光,或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。
除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。
发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。
由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结面数μm以内产生。
理论和实践证明，光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Ｅg有关，即λ≈1240/Eg （mm）式中Eg的单位为电子伏特（eV）。
若能产生可见光（波长在380nm紫光～780nm 红光），半导体材料的Eg应在3.26～1.63eV之间。
比红光波长长的光为红外光。
现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。
（二）LED的特性1．极限参数的意义（1）允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。
超过此值，LED发热、损坏。
（2）最大正向直流电流IFm：允许加的最大的正向直流电流。
超过此值可损坏二极管。
（3）最大反向电压VRm：所允许加的最大反向电压。
发光二极管工作原理特性及应用
发光二极管工作原理特性及应用发光二极管（LED，Light-Emitting Diode）是一种将电能转化为光能的电子元件，具有高亮度、低功耗、长使用寿命等优点，广泛应用于电子产品、照明、通信、显示器等领域。
本文将介绍发光二极管的工作原理、特性及应用。
一、发光二极管的工作原理：发光二极管由两种半导体材料P型半导体和N型半导体组成，两者通过PN结相接触。
当外部电压施加在两端时，P区引入电子，N区引入空穴。
在PN结的区域内，电子与空穴重新结合，产生能量释放的过程，这个过程就是光的发射。
二、发光二极管的特性：1.高亮度：发光二极管能够产生高亮度的光，达到数千兆卡路里/平方米。
2.低功耗：发光二极管工作时的电压与电流非常低，功耗也相对较低。
3.长寿命：发光二极管的使用寿命较长，可以达到数万小时，远远超过传统的白炽灯泡和荧光灯。
4.反应速度快：发光二极管的反应速度非常快，可以在纳秒级的时间内完成开关过程。
5.色彩丰富：通过不同的材料和控制方法，发光二极管可以发出各种颜色的光，如红、绿、蓝等。
6.抗震动：发光二极管采用固态发光原理，没有玻璃管等易碎部件，具有较强的抗震动性能。
三、发光二极管的应用：1.照明领域：由于发光二极管的高亮度和低功耗特点，被广泛应用于室内和室外照明，如道路照明、建筑物照明、景观照明等。
2.电子产品：发光二极管在电子产品中应用广泛，如电视机背光、手机屏幕背光、汽车仪表盘等。
3.通信领域：发光二极管被用于光纤通信中的光发射和接收，可以实现高速和长距离的光传输。
4.指示灯：发光二极管在各类电子设备中用作指示灯，如电源指示灯、充电指示灯、开关指示灯等。
5.数码显示屏：发光二极管可以组成像素阵列，用于制作数码显示屏，如大屏幕电视、户外广告牌等。
6.汽车照明：发光二极管在汽车中被应用于前照灯、尾灯、刹车灯等，由于其长寿命和低功耗，大大提高了汽车的照明效果和能源利用率。
总结：发光二极管作为一种能够将电能转化为光能的电子元件，具有高亮度、低功耗、长寿命等特点，广泛应用于电子产品、照明、通信、显示器等多个领域。
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大功率发光二极管技术
大功率发光二极管技术
一、引言
随着这几年来瓦级大功率发光二极管在路灯等照明领域的应用
逐步深入和其半身的生产技术的不断突破，发光效率的提升，对大功率发光二极管封装提出了更高的要求，特别是如何提高封装的散热能力、提高发光效率和实现大功率发光二极管封装产业化以降低每流明的成本上，对各家封装厂商都是提出了一个又一个的挑战。
二、目前主流封装结构及缺点
目前国内及台湾地区主流的批量封装结构为在蓝光芯片表面用
点胶机涂布荧光粉和硅胶，蓝光芯片发出的光激发荧光粉产生黄光，并且黄光与蓝色光通过透镜原理互补结合成人眼能见的虚拟白光。
这种封装形式的优点在于生产成本较低，生产工艺相对简单方便，易于批量化生产。
但是其缺点也是非常好明显的，第一由于点胶机器的点胶量一致性较差，从而使荧光粉的含量区别也比较大；第二荧光粉易沉淀导致大功率反光二极管的出光面均匀性差；第三荧光粉是分布在芯片的四周，但是其在四周的接触面积不一样，加上芯片发出的光也是以法向光线为主，所以造成其色调一致性不好，会产生黄蓝圈现象；第四色温不稳定，色温变化幅度较大；第五显色性不够理想，这是因为其光谱中缺少红光成份。
第五在长期可靠性点亮的时候，由于芯片发光的同时发出的热量把在芯片表面的树脂黄化，从而造成亮度衰减大。
三、封装结构选择
为考虑产业化要求，我们研究组选择二次电热分离复合式结构，大功率发光二极管支架封装通过自动生产线生产，等封装完成后再通过回流焊跟散热基板复合，中间通过导热柱把芯片发出的热量热沉到散热基板上，任何通过散热基板散发掉。
这样的封装形式区别于国内一般厂家直接把发光二极管芯片固定焊接在散热基板上后通过封胶
形成的COB形式。
此方法有以下优点：
1、适合产业化要求
因为COB铝散热基板公差较大如果直接把发光二极管安装在散
热基板上在自动化设备下会产生发光二极管位置偏差较大，而且一般不同的散热要求其散热基板面积大小、厚度大小也不一致，规格型号的不一样也不适合在自动化设备下大规模产生，因为其自动化设备需要统一的标准样式来批量生产。
而我公司采用现有的大功率支架封装，颗与颗之间一致性好，适合产品批量化生产，这样的支架形式就可以解决了以上COB封装中存在的问题。
并且可以把不同的聚光棱镜集成封装在发光胶体内，不会产生COB封装的棱镜是外部加入而出现光能损失和随着时间的推移出现棱镜脱离等不良现象。
2、复合方便，结构多样，可行成行业统一标准
当大功率发光二极管支架封装完后可以跟不同的散热基板复合
结构多样，并且采用焊锡把支架和散热基板较好的焊接在一起，增强大功率发光二级管的导热、散热能力，减少了因为热而产生的反光二极管发光效率的降低。
不同大功率发光二极管支架但是一样的散热基板，一样可以行成统一封装的样式，也就是统一了客户使用标准和使用方式。
而当客户如果已经设计了散热支架，并不需要发光二极管附有散热基板的时候，我们就可以不带有散热基板，并且这样产品出货也可以采用支架包装形式，解决客户使用需要人工的一颗一颗焊接问题，降低了其在客户端使用的成本，降低了照明模组的成本，降低了单位流明成本。
四、大功率发光二极管封装所用材料选择
1、大功率发光二极管所用封装胶体
大功率发光二极管封装区别于传统发光二极管所用A，B胶或其它环氧树脂，一般会选用软性硅胶。
因为环氧树脂固化后内应力较大且比较脆，当大功率发光二极管晶片发光时所产生的热能会使胶体、支架、金丝、芯片、银浆膨胀，而不同的热膨胀系数加上环氧应力大、耐高温差（Tg点低）导致拉断导线、胶体与支架外壳开裂、银浆与芯片出现开裂，出现各种发光二极管失效现象。
所以大功率封装所用胶体需选择固化后还软弱且内应力比较小、与PPA的粘合性好的硅
胶，硬度跟果冻相似。
2、另外硅胶的光学特性上，比如透光率，耐紫外光，热胀冷缩，弹性曲率等特性上都优于环氧树脂，粘度也比较适合，与荧光粉混合后也不会使荧光粉很快的沉淀。
但是唯一的缺点就是价格相对较高。
以下为硅胶跟环氧树脂性能比较
项目环氧树脂有机硅灌封材料常温电气绝缘性能优优高温电气
绝缘性能（100℃以上）差优防潮性能一般情况下优异，但环氧树脂在灌封和冷热交变中易出现细小裂缝防潮性能变的很差较优固化物
硬度高（很硬）软耐紫外线和大气老化性能较差优异内应力较高很低耐温性一般：-30℃～120℃一般：-60℃～200℃吸湿性较低低另外选择硅胶是为了取光性的原因。
由于蓝光晶片本身的折射率平均都在2以上，所以选择折射率跟晶片折射率相接近的封装材料可以更好的从晶片内部把光线取出.硅胶的折射率高达1.55以上，比环氧树脂高很多.所以用硅胶封装比环氧树脂封装发光二极管发光会更亮，且光线被有效取出后晶片本身的温度会比光线折射在晶片内部要低.从而可以延长晶片本身寿命。
3、大功率发光二极管所用封装支架
选择跟lumin发光二极管相类似的支架结构，电热分离设计，加厚统一标准的散热基板，并根据不同的场合考虑采用合金铝、纯铝以及铜支架、合金铜支架，这样可以考虑不同应用散热和反光角度要求来选择使用。
目前我们比较流行的标准为铝基覆铜板，因为其成本和发光效率相对比较稳定。
五、荧光粉涂布
用传统胶体跟荧光粉混合，因荧光粉密度较大，所以在一定的时候后会产生荧光粉沉淀，影响荧光粉的分布均匀性，从而影响了发光颜色的一致性。
且涂布后荧光粉颗粒与晶片间距不一致，一定会生产黄圈或蓝圈现象，颜色一致性非常差。
为了解决涂布均匀问题，可以在支架上先按照晶片尺寸要求集成小方形透明模组，起到规范荧光粉涂覆范围的作用。
然后再把晶片固定在透明模组正中间的位置。
再选择粘度比较高的硅胶做为荧光粉的基胶。
混合均匀后直接涂布在模组上，使荧光粉控制在模组之内而不
溢出，这样的封装形式
可以达到相同面积的荧光粉胶体的面积，涂布出来的荧光粉数量一致性较好，从而提高大功率发光二极管的演色性和一致性问题，并有效解决一般厂商封装的黄圈或蓝圈现象。
六、封装可靠性要求
为确定大功率发光二极管的可靠性，我公司从防芯片受到静电反向击穿，流明的保持性，防死灯缺亮等方面入手，在大功率发光二级管封装的时候一一的给与优化解决。
防静电反向击穿方面：在大功率发光二极管内部背靠背集成二颗齐纳二极管，由于大功率发光二极管的逆向导通电压通常大于10v，因此逆向电流可以通过背靠背的齐纳二极管（不流进大功率发光二极管内部）如此可以避免受过载电流反向电压伤害。
并且可以有效避免ESD突然伤害。
流明保持性方面：要充分考虑到散热性，如何把热量及时散出，是封装的一个课题。
我司主要控制在回流焊时支架、基板要和锡膏充分结合；支架底部导热圈尽量增大等来提高散热。
如果长期暴露在温度过高的周围中，尤其在湿度相当高时，则还可能使透镜就黄、荧光粉过热衰减。
黄变后的发光二极管流明数会有一定的下降。
所以在使用时要考虑周围环境影响和散热能力。
防死灯缺亮方面：由于大功率发光二极管发热量比较大，如果用普通的导线焊接在热膨胀时会拉断导线所以在大功率导线选择方面
选择粗导线进行焊接。
且在第二焊点月牙形原点进行加固处理。
当然在封装中的各个环节：点银浆、烘烤，点硅胶、烘烤等各个环境控制也很重要，防止因为灰尘和空气中S污染而影响芯片和胶水的结合问题，并有效控制环境的湿气，加强产品的气密性，从而保障产品不出现高温下氧化情况的产生。
七、结束语
照明级大功率发光二极管已经将成为继白炽灯，荧光灯之后的第三代照明光源，如前其在大功率路灯、隧道灯等道路照明场合和绿化照明使用上已经越来越广泛。
而其发光效率也越来越提高，已经非常接近普通的荧光灯的效率。
其成本的越来越低，单位流明效率的降低，
使其在球泡灯等室内照明场合的应用也越来越多，产业化封装大功率发光二极管模式的出现也必将大功率发光二级管逐步走向照明的之路。
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