LED照明设计基础ppt课件

1、 LED 照明设计根底照明设计根底 宋宝星宋宝星LED照明设计根底照明设计根底一一: Led : Led 根底知识简介根底知识简介1. 1. 定义、构造及分类定义、构造及分类2. Led2. Led主要制造工艺及厂商简介主要制造工艺及厂商简介3. 3. 大功率白光大功率白光LEDLED封装关键技术简介封装关键技术简介4. 4. 主要参数及特性主要参数及特性二：大功率二：大功率LEDLED灯具设计根底知识灯具设计根底知识1. LED1. LED及驱动电源的选择及驱动电源的选择2. 2. 散热设计散热设计3. 3. 光学设计光学设计定义定义1.1.什么是什么是LEDLEDlight emittin

2、g diodelight emitting diode LED LED 利用注入式电致发光原理制造的二极管叫发光二极利用注入式电致发光原理制造的二极管叫发光二极管，通称管，通称LEDLED。它是一种用微弱的电能就能发光的高效固体。它是一种用微弱的电能就能发光的高效固体光源，其根本构造是一块电致发光的半导体资料，置于一个光源，其根本构造是一块电致发光的半导体资料，置于一个有引线的架子上，然后周围用环氧树脂密封，起到维护内部有引线的架子上，然后周围用环氧树脂密封，起到维护内部芯线的作用。它的中心部分是由芯线的作用。它的中心部分是由p p型半导体和型半导体和n n型半导体组成型半导体组成的晶片；在的

3、晶片；在p p型半导体和型半导体和n n型半导体之间有一个过渡层，称为型半导体之间有一个过渡层，称为p-np-n结。结。 注入式电致发光原理注入式电致发光原理 在在PNPN结中，注入的少数载流子与结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的方式释放出来，从多数载流子复合时会把多余的能量以光的方式释放出来，从而把电能直接转换为光能。当它处于正向任务形状时即两而把电能直接转换为光能。当它处于正向任务形状时即两端加上正向电压，电流从端加上正向电压，电流从LEDLED阳极流向阴极时，半导体晶阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有体就发出从紫外到红外

4、不同颜色的光线，光的强弱与电流有关关 。构造构造 构造构造 发光二极管主要由发光二极管主要由PN结芯片、电极引脚和光学系统组成。结芯片、电极引脚和光学系统组成。 普通插件式普通插件式LED构造图构造图构造构造大功率贴片式LED构造图分类分类按光颜色分成红色、橙色、绿色(又细分黄绿、规范绿和纯绿)、蓝光等。另外，有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色，上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。2. 按发光管出光面特征分为圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、外表安装用微型管等。圆形灯按直径分为3mm、5mm等

5、,方形分为3528，5050灯。3.从发光强度角分布来分有三类：1)高指向性。普通为尖头环氧封装，或是带金属反射腔封装，且不加散射剂。半值角为520或更小，具有很高的指向性，可作部分照明光源用。2)规范型。通常作指示灯用，其半值角为2045。3)散射型。这是视角较大的指示灯，半值角为4590，散射剂的量较大。4. 按安装方式，分为插件式DIP和贴片式SMT)。5. 按功率大小分为三种。普通LED(电流20MA且光效 8lm/W )，高亮度LED(光效 8lm/W，功率1W)和大功率LED (电流350MA或功率 1W)。另外还有其他分类方法：如UV LED, Laser LED等。 外延片的生

6、长外延片的生长(磊晶在一块加热至适当温度的衬底基板磊晶在一块加热至适当温度的衬底基板主要有蓝宝石主要有蓝宝石 和、和、SiC、Si上，气态物质上，气态物质InGaAlP有控制的保送到衬有控制的保送到衬底外表，生长出特定底外表，生长出特定 单晶薄膜，目前外延片生长技术主要采用单晶薄膜，目前外延片生长技术主要采用MOCVD或或MOVPE有机金属化学有机金属化学 气相堆积方法气相堆积方法 ，Metal- Organic Chemical Vapor Deposition，简称，简称 MOCVD; 有机金属气相外延法有机金属气相外延法, Metal- Organic Vapor Phase Epita

7、xy,简称简称 MOVPE。 常见衬底基板、发光资料及外延技术对照表常见衬底基板、发光资料及外延技术对照表 加装电极及外延切割制造芯片利用真空镀及蚀刻技术在加装电极及外延切割制造芯片利用真空镀及蚀刻技术在外延片上制造电极外延片上制造电极P极，极，N 极并用激光机切割极并用激光机切割LED外延外延片以制呵斥片以制呵斥LED芯片芯片 。 封装封装 就是把用金线将发光芯片电极引出就是把用金线将发光芯片电极引出,同时将发光芯片和同时将发光芯片和金线维护起来的过程金线维护起来的过程. 在这个过程中还能实现一些光学与热在这个过程中还能实现一些光学与热学的处置。学的处置。LED的制造工艺主要有以下三个过程的

8、制造工艺主要有以下三个过程Led的制造工艺简介的制造工艺简介现阶段全球主要现阶段全球主要LED厂商厂商全球主要全球主要LED厂商简介厂商简介大功率白光大功率白光LED封装主要有以下关键技术封装主要有以下关键技术1. 散热技术散热技术 对于现有的对于现有的LED光效程度而言，由于输入电能光效程度而言，由于输入电能的的80左右转变成为热量，且左右转变成为热量，且LED芯片面积小，因此，芯片面积小，因此，芯片散热是芯片散热是 LED封装必需处理的关键问题。目前，国内封装必需处理的关键问题。目前，国内外的器件设计者和制造者分别在构造、资料以及工艺等外的器件设计者和制造者分别在构造、资料以及工艺等方面对

9、器件的热系统进展了优化设计，以降低方面对器件的热系统进展了优化设计，以降低LED的热的热阻例如。在封装构造上，采用大面积芯片倒装构造、金阻例如。在封装构造上，采用大面积芯片倒装构造、金属线路板构造、导热槽构造、微流阵列构造等；在资料属线路板构造、导热槽构造、微流阵列构造等；在资料的选取方面，选择适宜的基板资料和粘贴资料，用硅树的选取方面，选择适宜的基板资料和粘贴资料，用硅树脂替代环氧树脂。脂替代环氧树脂。 LED封装热阻主要包括资料散热基板和热沉构造封装热阻主要包括资料散热基板和热沉构造内部热阻和界面热阻。散热基板的作用就是吸收芯片产内部热阻和界面热阻。散热基板的作用就是吸收芯片产生的热量，并

10、传导到热沉上，实现与外界的热交换。生的热量，并传导到热沉上，实现与外界的热交换。大功率白光大功率白光LED封装关键技术简介封装关键技术简介2. 高光效技术高光效技术 包括白光技术、荧光粉技术和一次光学设计包括白光技术、荧光粉技术和一次光学设计技术技术2.1 白光技术：是决议白光技术：是决议LED白光特性的最重要的因数白光特性的最重要的因数 。常见。常见白光技术有以下三种：白光技术有以下三种： 蓝色芯片上涂上黄色荧光粉，蓝光激发荧光粉发出的黄绿蓝色芯片上涂上黄色荧光粉，蓝光激发荧光粉发出的黄绿光与蓝光合成白光。该方法相对简单，效率高，具有适用光与蓝光合成白光。该方法相对简单，效率高，具有适用性。

11、缺陷是布胶量一致性较差、荧光粉易沉淀导致出光面性。缺陷是布胶量一致性较差、荧光粉易沉淀导致出光面均匀性差、颜色一致性不好；色温偏高，显色性不理想。均匀性差、颜色一致性不好；色温偏高，显色性不理想。 RGB三基色多个芯片或多个器件发光混色成白光，或者用三基色多个芯片或多个器件发光混色成白光，或者用蓝蓝+黄色双芯片补色产生白光。只需散热得法，该方法产黄色双芯片补色产生白光。只需散热得法，该方法产生的白光较前一种方法稳定，但驱动较难。生的白光较前一种方法稳定，但驱动较难。 在紫外光芯片上涂在紫外光芯片上涂RGB荧光粉，利用紫光激发荧光粉产生荧光粉，利用紫光激发荧光粉产生三基色光混色构成白光。由于目前

12、的紫外光芯片和三基色光混色构成白光。由于目前的紫外光芯片和RGB荧荧光粉效率较低，仍未到达适用阶段。光粉效率较低，仍未到达适用阶段。 大功率白光大功率白光LED封装关键技术简介封装关键技术简介2.2 荧光粉技术荧光粉技术 在白光在白光LED的制备中，荧光粉是一个非常关键的资料，的制备中，荧光粉是一个非常关键的资料，它的性它的性 能直接影响白光能直接影响白光LED的亮度、色坐标、色温及显色性等的亮度、色坐标、色温及显色性等 。选择荧光粉的规范是：荧光粉能被与之匹配的选择荧光粉的规范是：荧光粉能被与之匹配的LED芯片有效激发；芯片有效激发； 并具有高的量子效率；并具有高的量子效率； 化学性质稳定。

13、化学性质稳定。目前在白光目前在白光LED上被广泛商业运用的荧光粉有日亚专利的上被广泛商业运用的荧光粉有日亚专利的YAG和欧司和欧司朗专利的朗专利的TAG。 YAG主要是主要是Y3Al5O12:Ce以及其变化衍生物以及其变化衍生物(例如在例如在Al内参与内参与Ga)，YAG比较容易做亮。比较容易做亮。 日亚专利写含日亚专利写含Y、Al之石榴石，也就是只需含之石榴石，也就是只需含Y，主体为，主体为Y、Al石榴石榴石就与其专利抵触。石就与其专利抵触。 TAG主要是主要是Tb3Al5O12:Ce以及其变化衍生物，以及其变化衍生物，TAG比较难做亮。比较难做亮。运用运用TAG是为避日亚专利是为避日亚专利

14、 大功率白光大功率白光LED封装关键技术简介封装关键技术简介2.3 一次光学设计技术：把芯片封装成一次光学设计技术：把芯片封装成LED光电零组件时，进展的光学设计，以光电零组件时，进展的光学设计，以 处理处理LED的出光角度、光强、光通量大小、光强分佈、色温的范围与分佈的出光角度、光强、光通量大小、光强分佈、色温的范围与分佈 ； 一次光学设计的目的是尽能够多的取出一次光学设计的目的是尽能够多的取出LED芯片中发出的光芯片中发出的光 。 二次光学设计是针对大功率二次光学设计是针对大功率LED照明来说的，普通大功率照明来说的，普通大功率LED都有一次透都有一次透镜，发光角度为镜，发光角度为120度

15、左右。二次光学就是将经过一次透镜后的光再经过度左右。二次光学就是将经过一次透镜后的光再经过一个光学透镜或其他光学器件以改动它的光学性能，从而让整个灯具系统一个光学透镜或其他光学器件以改动它的光学性能，从而让整个灯具系统发出的光能满足设计需求。发出的光能满足设计需求。3. 封装技术：封装技术： 目前市场上主流的封装技术有以下七大种类：目前市场上主流的封装技术有以下七大种类： 小功率多芯封装；小功率多芯封装； 大功率单芯封装；大功率单芯封装； 大功率多芯封装；大功率多芯封装； AC-LED； COHSChip on heat sink); 系统封装系统封装 SIPSystem in Package

16、; 晶片键合晶片键合Wafer bonding。 大功率白光大功率白光LED封装关键技术简介封装关键技术简介各封装技术代表及优缺陷对比大功率白光大功率白光LED封装关键技术简介封装关键技术简介主要参数及特性主要参数及特性1.电学特性1.1 I-V特性 PN结伏安特性，表征LED芯片pn结制备性能主要参数。不同的电流直接影响led的发光亮度和PN结的结温. LED的I-V特性具有非线性、整流性质：单导游电性，即外加正偏压表现低接触电阻，反之为高接触电阻。IF-正向直流电流正向测试电流，在规定的正向电压VF下，经过极间的电流 ，不同LED因资料不同有不同的IF。 VF-LED正导游通时所需电压，同

17、种颜色LED能够有不同的VF，所以LED公司按电压区间分Group或BIN来加以区分，以便用户运用。IFM-正向峰值电流正向最大电流。在额定功率下，允许经过二极管的最大正向脉冲电流。 注：普通IF=0.6IFMVR - 称为反向击穿电压；VR 电压对应IR 为反向漏电流不同LED因资料不同，有不同的VR。 典型的VF Group和BIN分法主要参数及特性主要参数及特性LED 的点亮时间上升时间tr 是指接通电源使发光亮度到达正常的10%开场，不断到发光亮度到达正常值的90%所阅历的时间。LED 熄灭时间下降时间tf 是指正常发光减弱至原来的10%所阅历的时间。不同资料制得的LED 呼应时间各不

18、一样；如GaAs、GaAsP、GaAlAs 其呼应时间10-9S，GaP 为10-7 S。因此它们可用在10100MHZ 高频系统。 注：t0 值很小，可忽略。主要参数及特性主要参数及特性1.2 呼应时间 表征LED跟踪外部信息变化的快慢。从运用角度来看，就是LED点亮与熄灭所延迟的时间 主要参数及特性主要参数及特性光束角beam angle )：在经过最大光强半平面上，两条最大光强方向之间的夹角称为该平面的光束角光束分散角 (field angle )：在包含最大光强的某个平面上，两条为最大光强的光线之间的夹角称为该平面的光束分散角或称有效光束角在引出杂散光线的时候，出现了这个光束角以及最大

19、光强的概念 两者的区别： LED光学特性光学特性 2.1 光强与光束角发光角光强与光束角发光角光强光强 表征表征LED发光强弱的发光强弱的重要性能重要性能 光束角光束角 描画描画LED发光在空间各个方向上光强分布。发光在空间各个方向上光强分布。 主要参数及特性主要参数及特性2.2 光通量光通量 表征表征LED 总光输出的辐射能量，它标志器件的性总光输出的辐射能量，它标志器件的性能优劣。能优劣。F为为LED 向各个方向发光的能量之和，可见光向各个方向发光的能量之和，可见光LED 的光通量单位为流明的光通量单位为流明lm,它与任务电流的关系如下。它与任务电流的关系如下。2.3 光效光效 是指是指L

20、ED所发出的光通量所发出的光通量与其所耗费的电功率与其所耗费的电功率 P之之比比,单位为流明单位为流明/瓦瓦lm/w,是评价电光源用电效率最主要是评价电光源用电效率最主要的技术参数的技术参数,它与任务电流的关系如下。它与任务电流的关系如下。主要参数及特性主要参数及特性同一型号的同一型号的LED在同一电流下能够有着不同的光通量，在同一电流下能够有着不同的光通量，LED公司通常用公司通常用Luminous Flux Bin 来分类区分，以下是一典型的光通量来分类区分，以下是一典型的光通量BIN 分类：分类： 注：注： 对小功率对小功率LED能够会用光强来分能够会用光强来分BIN主要参数及特性主要参

21、数及特性2.4 光谱分布光谱分布 LED 发光强度或光功率输出随着波长变化而不发光强度或光功率输出随着波长变化而不同，绘成一条分布曲线同，绘成一条分布曲线光谱分布曲线。当此曲线确定之光谱分布曲线。当此曲线确定之后，器件的有关主波长、纯度等相关色度学参数亦随之而定。后，器件的有关主波长、纯度等相关色度学参数亦随之而定。它与制备所用化合物半导体种类、性质及它与制备所用化合物半导体种类、性质及PN结构造外延结构造外延层厚度、掺杂杂质等有关，而与器件的几何外形、封装方层厚度、掺杂杂质等有关，而与器件的几何外形、封装方式无关式无关;以下是不同化合物半导体及掺杂制得以下是不同化合物半导体及掺杂制得LED

22、光谱分布光谱分布曲线曲线 。 峰值波长：相对光强度最强光输出最大处对应的波长，用p表示。只需单色光才有p波长。 谱线宽度：在LED 谱线的峰值两侧处，存在两个光强等于峰值最大光强度一半的点，此两点分别对应p-，p+ 之间宽度叫谱线宽度，也称半功率宽度或半高宽度。半高宽度反映谱线宽窄，即LED 单色性的参数，LED 半宽小于40 nm。 主波长：LED 发出的有多个峰值的非单色光中，人眼所能察看到的，主要单色光的波长，结温升高而主波长偏向长波 。主要参数及特性主要参数及特性2.5 色品坐标、色温与显色性色品坐标、色温与显色性 色品坐标用来准确地表达光源的色品坐标用来准确地表达光源的表观颜色表观颜

23、色.但详细的数值很难与习惯的光色觉得联络在一同但详细的数值很难与习惯的光色觉得联络在一同.人们经常将光色偏橙红的称为人们经常将光色偏橙红的称为“暖色暖色,比较炽白或稍偏兰的比较炽白或稍偏兰的称为称为“冷色冷色,因此用色温来表示光源的光色会更加直观。因此用色温来表示光源的光色会更加直观。 2.5.1 色温与色品坐标的关系式近似如下：色温与色品坐标的关系式近似如下： 其关系曲线如右色品图，由此可见，不要的色品坐标能够会有同样的色温 ，所以能独一决议颜色的参数是色品坐标，色温只能参考。普通，LED封装厂都会按色品坐标不同用不同的Bin来区分白光的颜色。以下一典型的Bin分布图。大功率LED供应商普通

24、会要求四个Bin同时购买，如数量较少时可以思索与供应商沟通买单个Bin.主要参数及特性主要参数及特性典型的Color Bin 分区主要参数及特性主要参数及特性主要参数及特性主要参数及特性显色指数是表达光源所发光显示物体外表本来颜色的才干。光源显色性能越高，物体外表颜色越真实。越接近自然光谱(或者说是规范光谱)，显色指数越高。要改善，那就要添加原来短少的光谱。色温是专门用来量度光线的颜色成分的，色温只是用来表示颜色的视觉印象。因此：显色性与色温间没有必然联络,不同的色温可以做到一样的显色指数,或者说,一样的显色指数,可以做成不同色温的光源 。2.5.2 色温与显色性的关系另外，色品坐标会随正向电

25、流的变化而变化，即光的颜色会随正向电流的变化而变化；关系曲线如右图主要参数及特性主要参数及特性2.6 寿命寿命 是评价是评价led产品可用周期的质量目的产品可用周期的质量目的,通常用有效寿通常用有效寿命或终了寿命表示命或终了寿命表示.在照明运用中在照明运用中,有效寿命是指有效寿命是指led在额在额定功率条件下定功率条件下,光通量衰减到初始值的规定百分比时所继光通量衰减到初始值的规定百分比时所继续的时间续的时间. 1)平均寿命平均寿命一批一批led同时点亮同时点亮,当经过一段时间后当经过一段时间后,led不亮到达不亮到达50%时时所用的时间所用的时间.2)经济寿命经济寿命在同时思索在同时思索le

26、d损坏以及光输出衰减的情况下损坏以及光输出衰减的情况下,其综合输其综合输出减至一特定比例时的小时数出减至一特定比例时的小时数.此比例用于室外光源为此比例用于室外光源为70%,用于室内光源为用于室内光源为80%. 在评价在评价LED寿命时，必需留意此寿命对应的结温值寿命时，必需留意此寿命对应的结温值主要参数及特性主要参数及特性2.7 热学特性热学特性 LED的主要热学参数有结温的主要热学参数有结温Tj和热阻和热阻Rth有很大的关系。有很大的关系。 LED的许多特性参数与结温有很大的关系的许多特性参数与结温有很大的关系 ，详细如下：，详细如下：2.7.1 LED的主波长随温度关系的主波长随温度关系

27、 可表示为：可表示为：由上式可知，每当结温升高10，那么波长向长波漂移1nm，且发光的均匀性、一致性变差。 2.7.2 LED结温与寿命的关系结温与寿命的关系主要参数及特性主要参数及特性2.7.3 LED结温与电流的关系结温与电流的关系 白光任务电流根本上随温度的升高而升高，表现为白光任务电流根本上随温度的升高而升高，表现为 正温度特性，近似变化率约为正温度特性，近似变化率约为0.06mA/2.7.4 LED结温与色品坐标的关系结温与色品坐标的关系 如右上图如右上图主要参数及特性主要参数及特性2.7.5 LED结温与正向电压和光通量的关系结温与正向电压和光通量的关系 如以下图如以下图LED与驱

28、动电源的选择与驱动电源的选择1. 1 Led光源的选择光源的选择 可以按以下步骤进展可以按以下步骤进展分析客户对光的需求发光角度某一高度下光斑及照度大小以下举一例阐明这个过程估算所需光通量根据客户对光的需求实际分析估算出所需光通量；如客户无明显对光的需求，那么类比传统光源得出所需光通量初步选定LED必需结合客户对LED专利的要求、对色温、显色性、光效以及寿命等要求来最终选型测实验证LED经过测实验证选择LED能否满足客户需求，如未达客人要求，需分析后再调整选择方案1.1.1 分析客户的光需求分析客户的光需求 以下是客人对一款以下是客人对一款LED台灯的要求，分析相关需求并预估灯具台灯的要求，分

29、析相关需求并预估灯具光通量参数光通量参数;如客户无相关需求，就经过和类似传统光源的灯具类比，直接如客户无相关需求，就经过和类似传统光源的灯具类比，直接得出光通量参数；得出光通量参数；附件是部分传统光源的光参数表。附件是部分传统光源的光参数表。LED与驱动电源的选择与驱动电源的选择1.1.2 估算所需的理想光通量估算所需的理想光通量 将客户要求的参数带入下表，以估算出所需的理想将客户要求的参数带入下表，以估算出所需的理想总流明数总流明数以上是我个人的推理总结，请大家在后续设计中不断验证以上是我个人的推理总结，请大家在后续设计中不断验证 理想总流明数理想总流明数=实际总流明数实际总流明数 K维护系

30、数维护系数U利用系数利用系数维护系数：普通室内用灯具为：维护系数：普通室内用灯具为：0.8-0.85； 普通室外用灯具为：普通室外用灯具为：0.7-0.75利用系数：依光学系统的不同而不同，普通在利用系数：依光学系统的不同而不同，普通在0.7-0.95之间。之间。本例取本例取K=0.85，U=0.9，实际总流明数，实际总流明数=278.3/0.85/0.9=363.8LED与驱动电源的选择与驱动电源的选择1.1.3 初选初选LED 思索专利及性能要求思索专利及性能要求 现阶段主要现阶段主要LED供应商在白光供应商在白光LED上的专利情况如下上的专利情况如下LED与驱动电源的选择与驱动电源的选择

31、 思索专利及特性要求思索专利及特性要求 专利专利: 从上图可以得出：从上图可以得出：完全没有专利问题的公司只需相互交叉授权的中心五家：完全没有专利问题的公司只需相互交叉授权的中心五家：Nichia，Lumileds，Cree，Osram，Toyoda Gosei 和和 经多方授权的经多方授权的Seoul。 目前我们选择：目前我们选择： Lumileds，Citizen代表代表Nichia ， Cree， Osram作为作为大大 功率功率LED的一级品牌，其主要用于对专利及的一级品牌，其主要用于对专利及LED性能性能(如光衰如光衰30%时时,寿命寿命 5万小时万小时)均要求很高的客户。均要求很高

32、的客户。 选择选择Seoul 作为大功率作为大功率LED的二级品牌的二级品牌, 其主要用于对专利要求严厉但对性其主要用于对专利要求严厉但对性 (如光衰如光衰30%时时, 3寿命寿命4万小时万小时)要求相对普通的客户。要求相对普通的客户。2. 根本没有专利问题根本没有专利问题,尤其出非日本地域尤其出非日本地域 Epistar, Semileds, Brightlux; 目前我们选择：目前我们选择： Epistar, Semileds作为作为LED的三级品牌，其主要用于订单的三级品牌，其主要用于订单 量较小对专利和性能量较小对专利和性能(如光衰如光衰30%时时, 2寿命寿命3万小时万小时)要求均普

33、通的客户。要求均普通的客户。性能性能: 根据光通量，结合客户对根据光通量，结合客户对LED其他特性的需求选定其他特性的需求选定LED,各主要各主要LED品品 牌及其产品的主要特性对比，如附件如要更详细的资料应参看各公司的目牌及其产品的主要特性对比，如附件如要更详细的资料应参看各公司的目 录经过对比，我们初选录经过对比，我们初选 CREE Xlamp MC-E 9.8W来满足客户需求。来满足客户需求。1.1.4 测实验证测实验证 经测试经测试,各光需求目的根本达要求各光需求目的根本达要求. LED与驱动电源的选择与驱动电源的选择LED是电流型器件，最正确驱动电源是恒流源，但限于市场现状的影响，目

34、前在LED模组上还大量运用恒压源，但在用恒压源供电时，在电源与LED间都要串限流电阻，其作用就是将电压源转换成近似电流源。选择驱动器的关键目的:1. 输出电流电压的精度: 普通恒流源电流在8%;恒压源电压在2%;2. 功率因数: 普通在75%85%；高功率因数在85%；节能之星要求家用 70%，商用 90%。3. 过载、短路、过热维护；4. 开路维护或限压维护(对恒流源)；5. 过冲维护(对恒流插墙式电源,如电源无此维护,设计LED电路时应在电路上并联 电容以消除次极开、关时大电流对LED的损伤)。6. 寿命，节能之星要求家用 70%，商用 90%。7. 初级带电，次级开路时的功耗小于0.3瓦

35、。详细LED电源的选配参见附件: 在设计LED模组电源时，还需思索LED的VF Bin。1.2 驱动电源的选择驱动电源的选择 LED与驱动电源的选择与驱动电源的选择2. 散热设计散热设计 经过上面对经过上面对LED特性的分析特性的分析 ，LED的热特性对其诸多性能的热特性对其诸多性能的表现的表现 起着至关重要的影响，所以有效控制起着至关重要的影响，所以有效控制LED结温是保证结温是保证LED正常有效任务的关键。正常有效任务的关键。散热设计散热设计2.1 LED的散热过程分析 由于散热器底面与芯片外表之间会存在很多沟壑或空隙，其中都是空气。由于空气是热的不良导体，所以空气间隙会严重影响散热效率，

36、使散热器的性能大打折扣，甚至无法发扬作用。为了减小芯片和散热器之间的空隙，增大接触面积，必需运用导热性能好的导热资料来填充，如导热胶带、导热垫片、导热硅酯、导热黏合剂、相转变资料等。如图1所示，芯片发出的热量经过导热资料传送给散热器，再将绝大部分热量经过对流强迫对流和自然对流的方式带走到周围的空气中，强迫将热量排除，这样就构成了从LED，然后经过散热器和导热资料，到周围空气的散热通路。 所以：好的散热=好的热传导+有效的空气对流图 1基板LED图图2 一维热传导模型一维热传导模型在图2的导热模型中，到达热平衡后，热传导遵照傅立叶传热定律：Q=KA(T1-T2)/L (1)式中：Q为传导热量W；

37、K为导热系数W/m；A 为传热面积m2；L为导热长度m。(T1-T2)为温度差。热阻R表示单位面积、单位厚度的资料阻止热量流动的才干，表示为：R(T1-T2)/QL/KA (2)对于单一均质资料，资料的热阻与资料的厚度成正比；对于非单一资料，总的趋势是资料的热阻随资料的厚度添加而增大，但不是纯粹的线形关系。对于界面资料，用特定装配条件下的热阻抗来表征界面资料导热性能的好坏更适宜，热阻抗定义为其导热面积与接触外表间的接触热阻的乘积，表示如下： Z(T1-T2)/(Q/A)RA (3)外表平整度、紧固压力、资料厚度和紧缩模量将对接触热阻产生影响，而这些要素又与实践运用条件有关，所以界面资料的热阻抗

38、也将取决于实践装配条件。导热系数指物体在单位长度上产生1的温度差时所需求的热功率，是衡量固体热传导效率的固有参数，与资料的外在形状和热传导过程无关，而热阻和热阻抗是衡量过程传热才干的物理量。热传导热传导散热设计散热设计好的热传导：好的热传导： 热传导系数热传导系数 铝铝 ADC12：96.2 ，铝，铝 ADC360：113 选择导热系数高、热阻低的导热资料选择导热系数高、热阻低的导热资料 ,常见资料导热系数常见资料导热系数 ( W/m ) 如下如下:加大散热面积加大散热面积,但思索本钱和外形的影响我们因尽能够的选择合理的散热面积但思索本钱和外形的影响我们因尽能够的选择合理的散热面积及散热器构造

39、及散热器构造, 常见散热器和散热设计方法引见如下附件常见散热器和散热设计方法引见如下附件,同时可一用同时可一用Icepak, Qled等进展热模拟分析等进展热模拟分析.散热设计散热设计热对流热对流 合理的散热器构造来保证热发热区与外部环境间有足够的合理的散热器构造来保证热发热区与外部环境间有足够的空气流通空气流通, 必要时可用风扇强迫对流散热。必要时可用风扇强迫对流散热。NoImage3. 光学设计光学设计 光学设计光学设计 大功率LED照明在成为照明产品前，普通要进展两次光学设计。把LED IC封装成LED光电零组件时，要先进展一次光学设计，以处理LED的出光角度、光强、光通量大小、光强分布

40、、色温的范围与分布。这就是所谓的一次光学设计。二次光学设计是针对大功率LED照明来说：普通大功率LED都有一次透镜，发光角度为120度左右。二次光学就是将经过一次透镜后的光再经过一个光学透镜改动它的光学性能。简单地说，一次光学设计的目的是尽能够多的取出LED芯片中发出的光。二次光学设计的目的那么是让整个灯具系统发出的光能满足设计需求。对于LED的二次光学处置不外乎如下几种： 1、反光杯优点：实际上出光效率高，假设反光层镀的好的话； 缺陷：光斑的控制很难，主要是反光杯对外形和焦点位置非常敏感、 而且经常遭到鬼像的干扰。 2、透镜优点：处置方式多样化、光斑均匀性的问题可以比较好的处理； 缺陷：效率相对不高 3、反光杯+透镜特殊用途可以思索 4、不处置假设LED光通量足够大且发光角度满足需求的话，光效率最高 普通来说：假设要求光斑是圆形，运用反光杯比运用透镜损耗要小；假设光斑为非圆形，反光杯本身将有一定的光损耗。另外，在处置20以下光束角的配光需求时，反光杯会比透镜蠢笨很多。光学设计光学设计 3.1 反光杯设计 1. 材质选择-反射率高的资料；采用高纯度铝材，或其他材质外表镀金属覆膜或者其他高反射率的复合资料，普通可以获得的反射效率在85%98% ,不同