簡述大功率LED在信號燈中的應(yīng)用

led是一種場致發(fā)光光源，其發(fā)光原理是在P-N結(jié)兩端加上正向電壓，則P區(qū)中空穴會流向N區(qū)。而N區(qū)中的電子會流向P區(qū)。隨著少數(shù)載流子和多數(shù)載流子的復(fù)合放出能量，其中一部分能量轉(zhuǎn)化為熱，另一部分能量轉(zhuǎn)化為光。

LED的發(fā)光顏色決定于基體和滲雜的材料，除白光外基本上都是較純的單色光，光色容易控制，因此可廣泛地應(yīng)用于各種交通號志燈、手號志燈、顯示屏等。傳統(tǒng)的鐵路手持號志燈采用普通白熾燈泡或充氣白熾燈泡作為光源，通過紅色、綠色、黃色的聚碳酸酯濾色片產(chǎn)生相應(yīng)的紅色信號、綠色信號、黃色信號，一方面在聚碳酸酯加工成型過程中添加色粉量很難準確控制，導(dǎo)致產(chǎn)生的顏色不純正，另一方面聚碳酸酯在長期使用后，特別是在太陽光照射下會降解發(fā)黃，影響顯示出來的顏色。而且白熾燈泡使用壽命只有十幾個小時，更換頻繁，連續(xù)工作時間也達不到所要求的10小時以上，燈具也較重，攜帶不便。

目前已經(jīng)有很多廠商采用紅色、綠色、黃色LED作為信號光源，也有一些廠商采用多個超高亮白色LED作為白色光源，但是白光由于光效低、功率小，照度不夠，因此僅能作為信號使用而不能起到工作照明作用。

由于LED的光效提高到與白熾燈相近，并且增加了顏色的變化范圍，使其具有了成為號志燈光源的基礎(chǔ)，而其響應(yīng)時間短、發(fā)熱低、能耗低以及壽命長、維護費用低等優(yōu)勢，馬上使LED在號志燈中有了大量應(yīng)用。隨著光學(xué)設(shè)計的不斷改善，加上LED光效不斷提高，號志燈需要使用的LED管數(shù)也從一開始的四、五百顆降到現(xiàn)在的一百來顆，甚至幾十顆。

大功率LED比一般LED在號志燈中應(yīng)用優(yōu)勢：

1.使用材料不同：一般使用環(huán)氧樹脂作為安裝板，而大功率LED需要使用鋁基線路板（MCPCB）。

2.生產(chǎn)制程不同：一般LED使用波峰焊機或手工焊均可，而大功率LED需要使用貼片焊機。

3. 配套的電子組件不同：因為焊接制程不同，因此與一般LED配套的電子組件也是需要使用波峰焊機或手工焊的一般組件，而與大功率LED配套的電子組件都需使用貼片組件。

4.自動化程度不同：由于生產(chǎn)制程不同，SMD(貼片式)生產(chǎn)的自動化程度高，可以使用流水化生產(chǎn)線，而一般LED和一般組件由于外觀、結(jié)構(gòu)差異較遠，因此有相當一部分工作如插管等都需手工完成，這樣導(dǎo)致兩者加工所需的工時也不同。

5. 加工性能保障不同：由于靜電防護等措施是影響LED使用壽命的重要因素，而一般LED生產(chǎn)的自動化程度不高，因此靜電防護等措施比較難以實施，因此大功率LED的生產(chǎn)制程比較容易保證LED的完好性能。

6.整合程度不同：由于大功率LED采用貼片式制程，因此其電子組件可以高度整合，可以把燈板和電源等都做得很少，而一般LED及其配套組件難以實現(xiàn)。

7. 結(jié)構(gòu)設(shè)計要求不同：因一般LED功率小，單個LED發(fā)熱低（當然這些LED承受發(fā)熱的能力也低，散熱效果也差），而其分布在整個發(fā)光面內(nèi)，因此對其散熱方面的改善措施難以實施，而大功率LED相對集中，又是使用貼片制程安裝在鋁基板上，因此可以容易設(shè)計一些散熱器，把該燈板直接安裝在上面以改善其散熱效果。

8.配光設(shè)計要求不同：一般LED因為使用的管數(shù)多，均勻分布在整個發(fā)光區(qū)域內(nèi)，因此配光時需要針對LED做對應(yīng)，而大功率LED管數(shù)使用較少，一般300mm號志燈使用12顆甚至8顆就可達到要求，因此把整個燈板置于發(fā)光面的軸心附近，在配光時近似地當作集中光源來進行設(shè)計。

9.使用效果不同：一般LED由于發(fā)出的光出射角上，而又分布在整個發(fā)光表面的范圍內(nèi)，相互之間的間距較大，因此投射在發(fā)光表面的效果是能比較明顯地看出點狀分布的發(fā)光光源，并且由于LED光源本身光強分布中存在強弱，加上封裝中經(jīng)常存在光斑不均勻，整個發(fā)光表面勢必存在明暗之分，加上配光時采用的是一一對應(yīng)的方式，因此在有一個或一串LED失效的情況下，會出現(xiàn)暗班斑，從而影響整個號志燈的光效和圖形。而大功率LED由于相對比較集中，在配光時也近似地當作集中光源進行，因此上述缺陷均能避免。

10.使用壽命不同：由于大功率LED具有管數(shù)少，支路少，因此容易使用支路恒流的電源，保證各個LED有著相同的供電環(huán)境，即使其中有個別失效，也不會影響到其它LED的供電電流。散熱效果好，節(jié)點溫度相對就會降低，因此壽命就會延長。允許工作電流較大，是一般LED的十幾倍，因此電流控制波動幾個毫安，對大功率LED根本不會造成影響，而相對于一般LED，卻可能是致命的打擊，因此對電源精確控制的依賴性較小，也有利于提高壽命，因此可以延長使用壽命。