新聞中心

EEPW首頁 > 光電顯示 > 設計應用 > 【深度分析】大功率白光LED路燈發(fā)光板與驅動設計

【深度分析】大功率白光LED路燈發(fā)光板與驅動設計

作者: 時間:2013-10-06 來源:網(wǎng)絡 收藏

是一種綠色照明光源,其主要優(yōu)點是發(fā)光效率高。隨著材料科學的進展,在未來十幾年其發(fā)光效率會有更大幅度的提高;且能量消耗低、壽命長、材料可回收,不會污染環(huán)境。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/222296.htm

  基于照明的以上優(yōu)點,歐美、日本和韓國都制定了相應的法律法規(guī)和產(chǎn)業(yè)扶持政策,在未來十幾年的時間里大規(guī)模推廣相關技術到民用照明領域。我國雖然起步比較晚,但最近幾年也開始了積極的科研開發(fā)和產(chǎn)業(yè)政策的制定和扶持等工作。

  大功率白光路燈發(fā)光板設計的相關應用技術

  目前,白光LED技術主要有三種:采用藍色上加少量釔鋁石榴石為主的熒光粉,由藍光LED激發(fā)熒光粉發(fā)出黃光,與藍光混合發(fā)出白光;利用三基色原理將紅、綠、藍三種LED混合成白光;用紫外光LED激發(fā)三基色熒光粉產(chǎn)生多色光混合成白光。

  其中第二種方案控制難度較高、而且陣列應用很難保證發(fā)出均勻的白光,而第三種白光技術所發(fā)白光有紫外光成分,因此這里選擇第一種白光技術進行應用技術分析。大功率白光LED的發(fā)明成功為半導體發(fā)光元件進入照明領域提供了物質與技術保障。大功率白光發(fā)光二極管在照明領域的使用需要注意兩方面問題:電/光轉化率和發(fā)光組件的熱控制。

  大功率LED是一種小型器件,隨著制造技術的提高,輸入的驅動電流越來越大,輸入功率也隨之提高。雖然電/光轉化率較高,但從芯片面積上來講,應該算作是點光源,因此單位面積上發(fā)熱量很大。而大功率LED器件性能隨著結溫的升高會受到很大影響,超過一定溫度后,電/光轉化率會急劇下降,甚至器件因為溫度過高而永久失去功能。

  2.1提高大功率LED芯片電/光轉化率并使芯片熱流密度均勻化的芯片級應用技術

  隨著技術發(fā)展,LED的芯片二維尺寸不斷地增大,通過擴大LED芯片面積,使得LED輸出功率提高,發(fā)光亮度得以大幅度地提高。但若一味加大芯片面積,反而會出現(xiàn)LED內部的光吸收比率增加、外部量子效率降低等不利的現(xiàn)象,并且結溫的溫升也會進一步升高。而且隨著芯片二維尺寸的增加,芯片本身的發(fā)光效率也下降得很快。  為了優(yōu)化LED芯片的熱學、光學性能,一方面除了加大芯片的尺寸,另一方面可以通過優(yōu)化芯片上電極結構使得整個芯片在工作時的電流均勻地擴散分布。如果電流分布不均勻,往往會導致熱流密度以及光通量的不均勻分布,在芯片內部產(chǎn)生局部的熱斑,這樣將大大地降低LED器件的效率和可靠性。

  為減少LED芯片中橫向電流不均勻分布,有效電流路徑長度必須很短并且同等,該長度決定于正電極和負電極的空間距離。圖1(b)芯片電極通過優(yōu)化后電流密度在整個芯片分布的均勻性要比圖1(a)好。

【深度分析】大功率白光LED路燈發(fā)光板與驅動設計

圖1LED中不同電極結構的電流擴展分布  可知對于大芯片LED,單獨一個電極設計是不利于電流擴散,因此現(xiàn)在的大功率LED多采用梳狀條形交叉電極、梳狀條形與點狀結合的電極以及米字形的電極結構設計。這可以使得芯片內電流分布比較均勻,使發(fā)光芯片由單電極結構的點光源成為面光源,提高芯片總的光輸出通量,另外可以使得芯片的表面熱分布均勻,防止產(chǎn)生熱斑。圖2所示為主流的大功率LED的電極結構示意圖,其中的米字型電極設計的芯片為美國Cree公司的專利產(chǎn)品。

【深度分析】大功率白光LED路燈發(fā)光板與驅動設計   

圖2大功率LED芯片電極結構

  米字形電極結構主要應用是基于導電碳化硅(SiC)襯底生長的LED,其電流是垂直擴散,比起在絕緣透明藍寶石(sapphire)襯底上生長GaN基梳狀電極的LED芯片的橫向擴散電流,其電流分布均勻性更好。

  2.2大功率白光LED的封裝階段對LED芯片取光、保障白光質量與器件快速散熱技術的綜合應用

  固晶階段:將LED芯片焊接固定在導熱襯底(熱沉)上,一般在襯底上由下而上地敷有絕緣層、電路層、反射層。圖3~5為三種芯片在襯底上的焊接固定方式

【深度分析】大功率白光LED路燈發(fā)光板與驅動設計


上一頁 1 2 3 4 5 下一頁

關鍵詞: LED InGaN LED管芯

評論


相關推薦

技術專區(qū)

關閉