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LED面板灯部件及技术详解
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　　随着行业的发展，作为背光衍生而出的LED面板灯，其光线均匀，无眩光，结构精致，得到了很多人的喜爱，是现代时尚室内的新潮流。
　　一、LED面板灯的主要部件
　　1.面板灯铝框：
　　是LED散热的主要通道，外观简单大方，可以使用ZY0907，采用模具冲压开模费用低，加工费用也低;压铸的铝框架IP等级可以高一点，表面质感好，整体美观，但是前期投入模具费用较高。
　　通常使用3528，也有人使用。成本低，光效略差些，关键是其导光网点设计困难。3528光效高网点通用性好。
　　3.LED导光板：
　　将侧面LED光通过网点折射使光线从正面均匀导出,导光板是LED面板灯质量控制的关键点。网点设计不好，看到的整体光效就很差，一般会出现中间亮两边暗，或者出现进光处有亮光带，或者可见局部暗区，再或出现不同角度亮度不一致。要提高导光板的光效主要靠网点的设计，其次是板材的质量，但是没必要迷信一线名牌的板材，合格板材之间的透光率通常相差无几。一般的小工厂都是直接买公用的导光板使用，就不需要重新打样设计，较多厂家使用的公版通常质量合格。
　　4.LED扩散板：
　　将导光板的光均匀的导出，还能起到模糊网点作用。扩散板一般使用亚克力2.0的板材或PC料，差点的就是PS材料，亚克力的成本较低且透光率比PC高稍高，亚克力脆抗老化性能弱，PC的价格稍为昂贵，但抗老化性能强。扩散板在装上以后不能看到网点，且透光率要在90%左右。亚克力透光率在92%，PC为88%，PS大概也就80%，大家可以根据需求进行扩散板材料的选择，目前多数厂商都是采用亚克力的材料。
　　5.反光纸：
　　将导光板背面余光反射出去以提高光效，一般为RW250。
　　6.后盖板：
　　主要作用就是密封LED面板灯，一般用1060铝，还可起到一点的散热作用。
　　7.驱动电源：
　　目前有2种，一是使用恒流电源，此模式效率高，PF值高达0.95，性价比高;二是使用恒压带恒流电源，性能稳定，但是效率低，成本高，一般使用这种电源主要是出口，对方要求有认证的要求，须使用有安规的电源。其实家庭使用恒流电源是很安全的，因为用户都难以接触到电源，而灯体本身使用的是安全的低压电。
　　8.安装挂件：
　　悬吊钢丝、安装支架等用于安装固定的配件。
　　从质量控制的角度来说，为提高光效把追加的钱花在LED光源与LED导光板是最有效的，从市场销售的角度来说，把追加的钱花在铝框盖板挂件等方面可以提升产品档次。
　　二、LED面板灯的三大关健技术
　　光性能(配光)：LED面板灯的光学性能主要涉及到光度、光谱和色度等方面的性能要求。根据最新行业标准“半导体发光二极管测试方法”，主要有发光峰值波长、光谱辐射带宽、轴向发光强度角、光通量、辐射通量、发光效率、色品坐标、相关色温、色纯度和主波长、显色指数等参数。LED面板灯常用的，色温、显色指数和照度就尤为重要，它是照明气氛和效果的重要指标，而色纯度和主波长一般没有要求。
　　LED行业内的主流做法是在封装形成光源或光源模组以后，在做成灯具的时候再进行配光，这样采用的是原有传统光源的做法，因为传统光源是360°发光。如果要把光导到应用端，目前飞利浦的传统灯具做到最好的一款，光损失也达到40%。而我们国内众多的LED下游厂家应用的灯具光学参数其实都是芯片或者光源的光学参数，而不是整体灯具的的光学指标参数。
　　如何更好的提高光的性能，全球最新技术是在芯片封装上就做配光，一次把芯片的光导出来，维持最大的光输出，这样光损率只有5%-10%。随着技术的不断改进，光损率将会越来越低，光源的光效会越来越高。同样配有这样的光源灯具无需再做配光，相对的灯具效率将会大大提高，使之更为广泛地使用到功能性照明之中，形成相当规模的市场渠道。因此一个好的LED供应商，是我们当务之急，我们没必要花高代价去研究我们的LED如何去配光为好，也不需要花很多时间和经历让工程师去用软件仿真，最简单的方法就是让LED白光供应商来配合。要知道，我们的工程师如用软件去仿真，那么必需的动作就是输入和输出。输入即前期的数据导入，输出则仿真的结果，那么要求前期的数据必须准确无误后端的仿真才能正确。
　　热性能(结构)：照明用的LED发光效率和功率的提供是LED产业的关键之一，在此同时，LED的PN结温度及壳体散热问题显得尤为重要。PN结温与灯体温度差异越大，那么热阻越大，随之光能被转换成热能白白消耗掉，严重时LED损坏。一个好的结构工程师，不仅要考虑灯具的结构与LED的热阻，还要考虑灯具的外形是否合理、时尚、新颖，当然还有可靠性和可维护性以及实用性，既要站在设计者的角度去思考，又要站在用户的角度去考量产品。
　　当今常见的技术就是利用铝基板来封装，铝基板封装的芯片散热和光转换效率都存在技术核心瓶颈，不能有效地控制结温和稳定地维持高功率的光输出，并且应用会因为芯片光效越高，所需的铝基板面积就越大，会加大成本和应用体积，极为不便。所以如何走出此误区另辟新路是新的技术核心特点。在保持低成本和被动散热方式的前提下，利用高导热介质，通过崭新的器件/灯具整体结构，降低热阻，降低PN结结温，使PN结工作在允许工作温度内，保持最大量光子输出,其起码的要求如下：
　　(1)超低热阻材料，快速散热整体结构技术;
　　(2)高导热、抗UV封装技术;
　　(3)应用低环境应力结构技术;
　　(4)整体热阻&20K/W，结温&80度;
　　(5)LED光源照明模组工作温度控制在65℃以下。
　　电性能(电子)：如果把一个照明灯具比喻成一个少女，那么配光是她的内涵、结构则是她的容貌、电子就是她的心脏。(吸引人们眼球的总是那些外表美丽、时尚的美女们，产品亦是如此)。人没有心脏则没有生命，灯具没有电子则不成电源，一个好的驱动电源也能决定一个产品的寿命。电子方面的标准和参数往往要比结构复杂得多，前期的研发精力投入也比较大。目前的技术走向和更新是日新月异，一天一个样,工程师们得花很大的精力去学习、吸收、分解、应用新技术。电子设计的前期计划，中期实施，后期的成型整个过程需形成文件、形成数据这也是设计中最繁琐的事情。比如:一个电源设计时的一个前期方案，产品简介、标准规范依据、安全规格依据、电性能期望值、工艺要求、原材料评估、测试方法等等都要形成系统文件。
　　在电源领域，如今作为行业领头羊的茂硕电源公司的发展之路，充满着传奇色彩。出于对LED产业的敏锐的嗅觉，茂硕电源掌门人顾永德带领他的团队于2006年就开始投入研发。如今，茂硕电源全球领先的技术已引领智能驱动潮流，提出为LED路灯厂家提供最可靠的智能驱动解决方案，这又是一次理念领先的表率。
　　三、LED驱动电源作用强大
　　LED电源作为LED灯的核心部件，犹如LED的心脏，LED驱动电源的好坏直接决定了LED灯具的好坏。
　　首先，在结构设计上，室外LED驱动电源必须有严格的防水功能，否则，无法承受外界恶劣的使用环境。
　　其次，LED驱动电源的防雷功能也至关重要。外界工作时难免遇到雷雨天气，如果驱动电源无防雷功能，将直接影响LED灯具寿命，增加灯具维护成本。
　　最后，在原材料的选用上，其可靠性必须满足其寿命需求，功能特性需足够的好。
　　目前LED芯片理论寿命大约是10万小时，而业界元器件寿件如要与之匹配，关键元器件的选择必须经过完善的DMT、DVT的验证管理，以保证长寿命及产品可靠性要求，否则电源寿命不够，灯具寿命也就无法实现。
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LED灯具设计的几个关键秘诀
　　LED 灯具长寿的秘诀　　近几年，LED作为新型节能光源在全球和中国都赢得得了很高的投资热情和极大关注，并由户外向室内照明应用市场渗透，中国也涌现出大大小小上万家LED照明企业。让LED照明大放异彩的最主要原因正是其宣扬的具有节能、环保、长寿命、易控制、免维护等特点，其中长寿面是其最突出的特点，一般LED发光寿命长达5-10万个小时，但是现实的问题是LED灯并不长寿。为什么会出现这种问题呢？有什么办法可以解决这个问题？敬请关注本文。　　LED发光长寿命的原因　　LED的寿命为何长呢？那就要从led的发光原理说起了。LED，即发光二极管。是一种半导固体发光器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料。当两端加上正向电压，直接发出红、黄、绿、青、橙、紫、白色的光。多变幻：LED光源可利用LED通短时间短和红、绿、蓝三基色原理，在计算机技术控制下实现色彩和图案的多变化，是一种可随意控制的&动态光源&。　　白炽灯的发光机理是电能将发光钨丝进行加热而发光的，经过相当长时间的加热，钨丝就会老化甚至烧断，至此，白炽灯泡的寿命也就此告终了，而发光二极管的发光机理是由二极管特殊的组成结构决定的，二极管主要由PN结芯片、电极和光学系统组成，当在电极上加上正向偏压之后，使电子和空穴分别注入P区和N区，当非平衡少数载流子和多数载流子复合时，就会以辐射光子的形式将多余的能量转化为光能。其发光过程包括三个部分：正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。　　由此可见二极管主要是靠载流子的不断移动而发光的，不存在老化和烧断的现象，所以LED发光的寿命可以很长。　　现实问题：LED灯并不长寿　　尽管LED照明具有具有节能、环保、长寿命、易控制、免维护等特点，但颇具讽刺意味的是，我们常常听闻由于LED驱动电源本身的寿命直接拖累LED照明灯具变得并不&长寿&，极大地增加了维护/使用成本；或者驱动电源的效率不高导致LED照明灯具的能效转换比并不是想象中那么高，或者由于输出电流纹波没有得到很好的控制而影响了发光品质，使得LED照明的绿色节能优势大打折扣，甚至影响了市场普及。　　如何预测LED寿命？　　一切事物都有发生、发展和消亡的过程，虽然比起一般的发光器件，LED的寿命相对比较长，但也是有一定寿命的。早期的LED只是手电筒、台灯这类的礼品，用的时间不长，寿命问题不突出。但是现在LED已经开始广泛地用于室外和室内的照明之中，尤其是大功率的LED路灯，其功率大、发热高、工作时间长，寿命问题就十分突出。理论上可以10万小时的寿命，可是实际上却不可而知，那么到底问题出在哪里呢？　　假如不考虑电源和驱动的故障，LED的寿命表现为它的光衰，也就是时间长了，亮度就越来越暗，直到最后熄灭。通常定义衰减30%的时间作为其寿命。那么LED的寿命能不能预测呢？&&　　长寿命LED照明解决方案　　1、先进封装技术解决散热问题　　由于LED萌生的光线在封装天然树脂内反射，假如运用可以变更芯片侧面光线挺进方向的天然树脂材质反射板，则反射板会借鉴光线，使光线的抽取量急速锐减。所以，我们必须得想办法减低LED芯片的温度，从而减缓LED芯片降低温度效用的负担。保持LED的运用生存的年限，目前研究出来的办法是改善芯片外形，使用小规模芯片，关于LED的长命化，到现在为止LED厂商采取的对策是改变封装材料，同时将荧光材料散布在封装材料内，特别是硅质封装材料比传统蓝光、近紫外线LED芯片上方环氧气天然树脂封装材料，可以更管用制约材质劣化与光线洞穿率减低的速度。　　2、高效率电源匹配LED长寿特征　　由于拥有更高的效率与更长的使用寿命，LED的使用日益普及。因此，供电电源需要具有更高效率，至少要有与LED相同的使用寿命。就THD（总谐波失真）而言，欧洲标准EN对功率损耗超过25W的照明装置有严格限制。此外，这些照明装置需要满足功率因数要求。为此，需要包含有源PFC（功率因数校正），以确保输入电流与输入电压吻合。　　本文将讨论LED驱动器满足这些要求的工作原理，并对AC/DC降压转换器如何高效地驱动30只同串的高亮度LED进行说明，本文还将提出采用隔离式AC/DC电源及一款具有动态余量控制的LM3464。　　3、ESD保护延长LED现场使用寿命　　随着亮度和能效的提升，延长使用寿命已经为促进基于高亮度发光二极管（HB-LED）的固态照明设计快速发展的主要因素之一。然而，并非所有HB-LED 在这些方面都旗鼓相当，制造商应用静电放电（ESD）保护的方式可能是影响HB-LED现场使用寿命的一个至关键的因素。安森美半导体的Vidya Premkumar将在本文中探讨ESD保护的重要性，阐释HB-LED模块制造商藉着最先进保护技术来确保其设计将使用寿命和质量潜能提升至最优。　　4、元器件为LED照明护航　　CBS25V1P50A1W是专为驱动LED路灯而设计的高效率、超长使用寿命的LED恒流驱动器模块。输出电流高达1.5A，且输出电流可以在 0~1.5A范围内任意指定，效率超过90%，不仅省电还可降低模块自热引起的温升，宽泛的输入输出电压范围，具有内置过留保护功能，确保的系统的安全可靠。应用领域：路灯、隧道灯、信号灯、安全灯；手电筒、车灯、航标灯；照明灯、庭院灯、草坪灯。　　相对于10万小时寿命和半永久寿命的半导体器件和无源元件来说，铝电解电容器是导致LED驱动电路寿命达不到要求的关键元件。从成本和寿命两方面综合考虑，如果能做出长寿命电解电容器，使得电解电容器的寿命与LED寿命基本相同，那么，电解电容器这块LED驱动中短板相关问题就可以得到很好的解决。本文针对铝电解电容对LED驱动电路的影响提出了相关的分析。　　长寿命LED驱动电路专用电解电容器应用特性分析　　相对于10万小时寿命和半永久寿命的半导体器件和无源元件来说，铝电解电容器是导致LED驱动电路寿命达不到要求的关键元件。从成本和寿命两方面综合考虑，如果能做出长寿命电解电容器，使得电解电容器的寿命与LED寿命基本相同，那么，电解电容器这块LED驱动中短板相关问题就可以得到很好的解决。　　是什么原因造成 LED等的过早损坏？原因在于LED驱动电路的可靠性不高，驱动性能不好。抛开驱动性能不好的因素，LED灯寿命短的根本原因就是驱动电路中的电子原件寿命远远低于LED的寿命。是哪个元件的寿命最短？电解电容器！　　电解电容器的寿命　　在LED驱动电路中，特别是交流市电驱动LED灯时，LED驱动电路必须要有输入整流滤波电路和输出整流滤波电路。输入整流滤波电路需要相对和大的电容量才能将整流输出电压平滑到允许范围。输出整流滤波电路也需要足够的电容量来维持电路的稳定性和输出电流的平滑。　　最经济的大电容量电容器唯电解电容器是最佳选择。电解电容器最大的优点是经济性好，而最大的弱点是寿命短。　　10年前的铝电解电容器一般为105℃/200小时。这就是说在105℃的温度条件下的使用寿命只有84天！即使降低到85℃，使用寿命也仅仅为332天，还不到一年！继续降低到75℃，寿命也不会超过两年。　　相对于10万小时寿命和半永久寿命的半导体器件和无源元件来说，铝电解电容器是导致LED驱动电路寿命达不到要求的关键元件。&&　　解决问题的方法　　无电解电容器的LED驱动技术　　如果用十年前的铝解电容器技术的观点看，铝电解电容器是无法胜任LED等寿命的。解决方法一般为无铝电解电容器技术，这就是前些年风行的五铝电解电容器LED驱动技术的根本原因。但是不能不是的问题是，采用无铝电解电容器的后果是LED驱动电路的性能下降，间接的导致LED寿命的严重不足。　　无电解电容器方案存在的问题　　首先，无电解电容器方案使得市电整流输出电压纹波加大，如果不加以处理就会导致LED输出电压纹波的增加。如果LED工作在满功率状态，就可能出现市电频率下的周期性过电流（或过功率）　　图中可以看到，大功率LED工作电流在0.7A时对应的正向电压约为3.4V，如果LED端电压波动0.2V，流过 LED的电流将超过0.95A，对于0.7A的大功率LED，这绝对是一个过功率。最终结果会导致寿命的缩短。　　如果工作电流选择最大额定电流的一半时，尽管不会出现过功率，但是会引起损耗的加大，而且会产生比较大的LED电流变化，会导致如50Hz电感镇流器驱动荧光灯那样的闪烁，甚至会更严重。　　市电整流滤波电容器的问题　　无铝电解电容器 LED驱动始终避免不了的问题是：平滑电源侧整流输出电压需要足够的电容量，而采用薄膜电容器会明显增加成本，增加体积，不得已而选择低电容量，这又会输得整流输出电压纹波电压变大，特别是像PI的产品，当电容量低于1&F/W就会在变换器输出产生比较高幅值的纹波电压，会使得LED闪烁。　　输除整流滤波电容器的电容量选择过低可能会产生反激式变换器的自激，因此不希望输出整流滤波电容器过低的电容量，但是非铝电解电容器的价格又太高。　　输出整流滤波电容量对LED驱动的影响　　如果LED驱动电路是反激式变换器，为了实现稳定，需要足够的电容量。如果电容量不够会引起电路的寄生振荡，使得LED严重闪烁。　　控制IC电源旁路电容器的影响　　控制IC电源旁路电容器不仅需要足够的电容量，还要具有良好的电源旁路性能，如果电容量过小就会引起控制IC电源电压的波动，从而引起输出电压的波动，导致LED的闪烁。　　一、改进电解电容器的性能和寿命是解决LED驱动寿命的最简捷、最经济的方法　　从成本和寿命两方面综合考虑，如果能做出长寿命电解电容器，使得电解电容器的寿命与 LED寿命基本相同，那么，电解电容器这块LED驱动中短板相关问题就可以得到很好的解决。　　低压电解电容器是问题的关键。　　相对而言低压电解电容器获得105℃1万小时的寿命要比105℃1万小时寿命的高压电解电容器难得多。最主要的原因是低压电解电容器需要极低的ESR，而极低的ESR需要大幅度提高电解液的导电率，而大幅度提高电解液电导率的最简单的办法就是提高电解液的含水量。所带来的问题就是&水合&反应的过早出现而导致电解电容器的早期失效。　　国外超长寿命铝电解电容器的水平　　在LED驱动工程师研究无铝电解电容器LED驱动技术的同时。随着铝电解电容器材料和制造技术的提高，铝电解电容器制造商在努力克服铝电解电容器寿命的问题。铝电解电容器在105℃温度下率先突破1万小时的铝电解电容器制造商是RUBYCON。　　最难突破的难点是低压铝电解电容器，原因是低压铝电解电容器需要很低甚至极低的ESR，而要想获得极低的ESR，通常的技术就是提高电解液的含水量，所带来的问题就是因&水合&反应而导致铝电解电容器的早期失效，违背了超长寿命的技术要求。RUBYCON对这个问题非常重视，在不断的探索后推出了比较低含水率电解液的105℃/1万小时寿命的低压铝电解电容器。&&　　国外及超长寿命铝电解电容器的水平　　105℃万小时级的低压铝电解电容器有RUBYCON的ZLH系列，这是一款高含水率的铝电解电容器，需要控制、抑制&水合反应&难度很大，因此现在RUBYCON建议采用相对低一些含水量的XYJ系列替代ZLH系列。　　我国高压铝电解电容器现状　　经过多年的节能灯用高压铝电解电容器应用实践和改进，国内高压铝电解电容器的寿命已经得到和大提高，很多铝电解电容器制造商已经可以制造出105℃/10000小时产品，可以满足3 万小时以下的LED应用状态的驱动电路寿命。或者是分离式LED驱动电路的应用中基本满足LED寿命要求。但是，尚不能满足5万小时寿命的LED状态的驱动电路的需求。尽管如此，高压铝电解电容器还是迈出通向满足LED应用要求的第一步。国内已经有铝电解电容器制造商推出5万小时LED寿命的高压铝电解电容器。　　低压铝电解电容器的现状　　LED驱动应用中的低压铝电解电容器要求具有尽可能低的ESR、超长寿命、超长时间的电容量稳定性。目前国内大多数铝电解电容器制造商（包括我国台湾地区的铝电解电容器制造商）多数为105℃/小时，对应LED应用状态，大约为1~2万小时，这个小时数远不能满足 LED驱动要求。　　高压电解电容器与低压电解电容器寿命差异所产生的冲突　　在LED驱动电路中，决定寿命的是寿命最短的元器件。因而即使高压铝电解电容器的寿命问题得到解决，而低压铝电解电容器寿命得不到解决，最终LED驱动电路的寿命还是短的。所以105℃/1万小时低压铝电解电容器成为LED驱动电路中的关键。那么，为什么低压铝电解电容器的长寿命就那么难？　　低压铝电解电容器存在的问题　　低压铝电解电容器存在的最大问题就是因&水合&反应导致早期失效。最闻名的低压铝电解电容器因&水合&反应的事件有：　　① 戴尔电脑主板铝电解电容器&爆浆&，戴尔赔偿客户3亿美元，而铝电解电容器制造商赔偿戴尔20亿美元！这款铝电解电容器是日本著名电容器制造商的产品。　　② 三星视频终端在英国世界杯的铝电解电容器&爆浆&，电容器制造商最终被三星电子从采购目录中删除。这是我国某著名铝电解电容器制造商的产品；该产品还导致了一些不大不小的因&水合&反应导致的铝电解电容器早期失效。造成用户严重的经济损失&被索赔。　　水合反应的后果　　水合反应会在铝电解电容器的负极箔表面形成电阻率非常高的铝水合物。随着铝水合物的增长负极箔的电阻越来越大，在纹波电流作用下电解电容器的发热就会更加剧烈，最终导致铝电解电容器爆浆。如果是多个电容器并联使用，会出现首先第一个爆浆，不久就是第二个、第三个&　　水合反应堆解电容器爆浆的特点　　ESR数千倍的增加、电容量丧失殆尽、负极箔比容急剧降低、在显微镜下看会发现负极箔的&孔&基本被堵塞。将电解电容器拆解会看到至少是负极箔与电容器纸相粘连，甚至整个正负极箔与电容器纸相粘连。有些电解电容器制造商回复客户时也说上述问题，但是说是客户使用温度高造成，不承认是电容器的品质问题。　　负极箔比容下降：材料分析：取解剖的正负铝箔，测试铝箔耐压值。1000&F/16V：正箔耐压下降为19.32V（SPEC&22.0V），比容为 52.49&F/cm2（49.82&SPEC&59.36&F/cm2）；负箔耐压正常为1.74V（SPEC&1.5V），比容下降为250 &F/cm2（SPEC&340 &F/cm2）。　　由于用户没有办法将水合反应的早期失效作为电解电容器早期失效的证据向电解电容器制造商索赔。只有通过第三方测试电解电容器存在早期失效问题才能作为电解电容器早期失效证据向电解电容器制造商索赔。&&　　如何鉴别早期失效？　　将可疑的电容器置于额定温度、额定电压、额定纹波电流条件下测试，如果没有达到厂商规定的寿命小时数（通常差距很大）就可以判定是早期失效。需要注意的是电解电容器的出厂批号一定和出问题是同一批次。常有电解电容器制造商在不同的批次用不同的电解液来改善水合反应问题。　　&水合&反应是影响低压铝电解电容器寿命的最大障碍为什么低压铝电解电容器会出现&水合&反应？这是由于低压铝电解电容器应用的特殊性：　　主要应用领域：开关电源输出整流滤波，电脑主板电源旁路，LED驱动电路的输出整流滤波。　　电脑主板、开关电源、LED驱动对低压铝电解电容器的特性要求：　　尽可能低的ESR，由于电解液电导率的限制，常规低压铝电解电容器的ESR不可能做得极低。为了实现极低的ESR，最简单的办法就是提高电解液的含水率，含水率越高越有可能导致&水合&反应的早期失效，大家电容器制造商绞尽脑汁抑制高含水率电解液电解电容器的&水合&反应，这也是低压铝电解电容器技术壁垒之一。　　不仅如此，制造高含水率电解电容器时需要极其严格的控制整个制造过程，稍有不慎，就会导致产品的&水合&反应的早期失效。甚至最早掌握抗&水合&反应的日本电解电容器制造商也很回避高含水率电解电容器。通常使用较低含水率的新款替代高含水率的电解电容器。　　采用新技术来实现真正的超长寿命低压铝电解电容器低压电解电容器要想实现105℃温度条件下万小时级，从产品质量控制和产品一致性角度考虑，应避开高含水率电解液。转而采用其它高新技术。　　主要有高品质的较低含水率的电解液、新型腐蚀箔结构及其相关技术；严格的生产质量管理，如生产环境的洁净度、避免氯离子进入生产环节（如生产操作者呼吸排出的氯离子等）、如何避免水分进入电解电容器的芯子等　　通过上述新技术、新材料和先进的生产管理措施的实施，采用较低含水率电解液的低压铝电解电容器完全可以获得105℃/1万小时的寿命。如RUBYCON的YXJ系列和我国的LKF系列。我国生产的LKF系列性能参数与RUBYCON的YXJ系列参数除体积稍大外，其他参数是一样的，甚至某些参数还超过RUBYCON的YXJ系列的参数。完全可以替代RUBYCON的YXJ系列。　　相对于高含水量电解液的低压铝电解电容器，新型较低含水量的低压铝电解电容器的性能差一仅仅在于ESR稍大。例如同样是470&F/25V规格，RUBYCON的ZLH系列高含水率铝电解电容器的ESR仅为39m&O，而较低含水率的YXJ系列低压铝电解电容器的ESR为80m&O。对于 470&F/25V规格的80m&OESR在应用上是没有问题的，没有必要非用39m&O。　　问题的解决　　通过采用较低含水率电解液的低压铝电解电容器解决了低压、低阻铝电解电容器因 &水合&反应所导致的早期失效问题。彻底避开因抗&水合&反应技术与工艺导致的产品价格的提高；确保了产品的一致性和稳定性。在超长寿命的低压铝电解电容器系列中。较低含水率低压铝电解电容器的价格要低于高含水率低压铝电解电容器。　　5万小时的LED驱动使用寿命彻底解决了因铝电解电容器寿命问题而导致的LED灯寿命明显低于LED寿命的问题，彻底解决了铝电解电容器这块影响LED驱动寿命的短板。　　二、电解电容器在LED驱动电路中的位置与作用　　电解电容器的特点　　电解电容器是各类电解电容器中最便宜的，因此常应用于需要足够电容量的单相整流滤波和DC/DC变换器或AC/DC变换器输出滤波电容器。　　LED驱动电路实际上是开关电源的特例，也就是需要限压恒流的开关电源。由于LED照明需要散热器，因此LED驱动电路往往需要做成隔离型变换器。对于小功率LED驱动电路，为了降低成本，往往做成反激式开关电源。　　如果将驱动电路与LED做在一体，驱动电路将工作在高温状态，需要各元件能够承受高温。LED寿命很长，可达数万小时，驱动电路也应满足这个要求，影响LED驱动电路的关键元件是电解电容器。相对节能灯电容器，体积要小。小体积需要具有更高品质的铝箔、电解液，体现了铝电解电容器制造核心技术的提升。&&　　三、LED驱动电路需要的电容器的特性　　LED驱动电路中需要电解电容器的地方为：　　① 输入整流滤波　　② 输出整流滤波　　③ 控制IC电源旁路　　3.1 输入整流滤波　　输入整流滤波电容器的作用：　　① 平滑输入整流电压　　② 吸收来自整流电路产生的纹波电流　　③ 吸收来自LED驱动电路产生的纹波电流　　① 平滑输入电压　　将输入整流滤波电压平滑到平均值的20%（交流176V整流后为200V，40V的纹波电压峰-峰值）需要1&F/W的电容量，如此大的电容量在低成本要求下只有电解电容器能满足要求。　　② 来自整流电路产生的纹波电流　　在滤波电容器的电容量选择1&F/W时，对应的滤波角频率为15.2弧度/秒。在整流滤波电容器的特性曲线上可以得到：流过电容器的电流几乎为整流输出平均值电流的约3倍！是交流输入电流有效值的约1.5倍。或者以输出功率计算约为7mA/W。考虑效率等综合因素，可以近似为10mA/W也可以近似理解为每位法电容量需要约10mA的工频纹波电流。除此之外，输入整流滤波电容器还要吸收来自LED驱动电路产生的纹波电流　　③ 来自LED驱动电路产生的纹波电流　　一般小功率LED驱动电路多采用反激式变换器电路拓扑，并且在220V电压等级时为电流断续型。在这种状态下，反激式变换器向整流输出索取的电流是断续的锯齿波，其交流成分需要有滤波电容起吸收，按占空比为0.4计算。每输出 1W功率需要10mA有效值电流。综合考虑，每&F需要约15mA 有效值电流。　　3.1输出整流滤波　　反激式变换器的输出整流滤波电容器也将流过比较大的电流。从稳定性角度考虑，也需要比较大的电容量。　　这就要求输出整流滤波电容器不仅需要比较大的电容量，还要具有比较大的纹波电流承受能力。对输出整流滤波电容器的要求足够的电容量电容量过低会导致反激式变换器变得不稳定。很显然电解电容器是最佳的选择；　　足够的纹波电流承受能力，要求电容器具有极低的ESR。如果采用电解电容器就需要选用极低ESR电解电容器。　　输出滤波电容器流过的电流　　正常设计出来的反激式变换器，输出整流二极管导通的占空比约为0.5，对应的滤波电容器流过的电流为输出电流平均值的120%。就是说输出1A平均值电流，滤波电容器就要流过1.2A的有效值电流。　　3.2控制IC电源旁路电容器　　控制IC电源旁路电容器同样要求具有LED应用状态的5万小时寿命，其中电容量的稳定性是至关重要的，关系到控制IC的电源电压是否平滑，以尽可能的减少对LED驱动电路输出的影响。&&　　尽管这款电解电容器的电容量不大，体积很小，也没有多大的纹波电流流过。但是却需要长期稳定的电容量。特别是小体积更不利于超长寿命特性。　　四、LED专用的长寿命电解电容器　　日本RUBYCON推出ZLH、YXJ系列低压电解电容器和BXA、BXC系列高压长寿命电解电容器，直径10mm的电解电容器可以达到105℃/1万小时。按理论推算，在75℃环境下可以达到8万小时。考虑其他影响因素，达到75℃/5 万小时寿命没有问题，这就与LED寿命相吻合。影响LED驱动电路的最后一块短板被去掉了，也许就不一定非要无电解电容器的LED驱动电路了。　　我国是否也有长寿命电解电容器？　　我国电解电容器制造商推出LKF、LKG系列高、低压LED专用长寿命电解电容器。　　与RUBYCON的寿命对比实验结果如下：　　高压电解电容器寿命实验的测试条件实验条件：温度：125℃；直流电压：351.0VDC；交流电压34.6VAC；纹波电流：88mA；电源：50HZ。实验目的：耐久试验验证寿命时间。试验时间： 15:20---- 13:30（2500H）终止。　　对105℃电解电容器做125℃高温寿命测试，很显然这是一个加速实验的方法。　　6.8&F/400V高压电解电容器寿命试验数据　　低压电解电容器的寿命测试　　实验条件：温度：105℃；直流电压：21.0VDC；交流电压：2.8VAC；纹波电流：665mA；电源：120HZ。实验目的：耐久试验验证寿命：试验时间：
13：00----.15:30（10000H）终止。　　结论　　国产6.8&F/400V /&10*17 LKG电解电容器与Rubycon：6.8/400 10*16 BXA的寿命测试基本一致，寿命均达到105℃/1万小时。　　国产470&F/25V/&10*17mm的LKG电解电容器与Rubycon：470&F/25V/&10*16mm 的BXA的寿命测试基本一致，寿命均达到105℃/1万小时。除尺寸稍大一点点外，国产长寿命电解电容器可以用于长寿命LED驱动电路中。基于多年的技术和研发的基础，国产铝电解电容器制造商已经推出与RUBYCON体积相同、性能相同的替代产品。　　RUBYCON电解电容器的发展　　RUBYCON的 ZLH系列低压电解电容器的ESR极低，是高水系电解电容器，需要非常好的抗水合反应制造技术，当然其价格也会比较高。因此RUBYCON新推出YXJ系列低ESR电解电容器，是非高水系电解电容器，这样可以避免高水系电解液带来的水合反应控制的难度，同时也降低成本。然而所带来的问题就是ESR要比 ZLH系列高近一倍，而且与国产LKF、LKG系列的水平基本一致。　　RUBYCON的高压BXA系列由于含水量高，建议使用BXC系列。但是BXC系列的损耗因数将略大于BXA系列。这就是长寿命电解电容器的可靠性与高性能之间的折中结果。同时低压的YXJ也是ZLH的替代产品，这些都体现了高含水率逐渐被新工艺材料、新制造技术的常规含水铝电解电容器所替代。　　这对于我国电解电容器制造商来说是个机遇，应该抓住这个机遇，发展出我国的长寿命LED驱动电路驱动用电解电容器。&&　　集成ESD保护提升HB-LED的寿命和质量　　随着亮度和能效的提升，延长使用寿命已经为促进基于高亮度发光二极管（HB-LED）的固态照明设计快速发展的主要因素之一。然而，并非所有HB-LED在这些方面都旗鼓相当，制造商应用静电放电（ESD）保护的方式可能是影响HB-LED现场使用寿命的一个至关键的因素。安森美半导体的Vidya　　Premkumar将在本文中探讨ESD保护的重要性，阐释HB-LED模块制造商藉着最先进保护技术来确保其设计将使用寿命和质量潜能提升至最优。　　引言：演进曲线之外的威胁　　绿光和蓝光LED的商业化，再结合近年来实现的每个器件平均光输出稳步快速的提升，为固态照明开启了大量新的应用市场。HB-LED的价格和性能已经超越海兹定律（Haitz&s Law）（类似于针对晶体管密度的摩尔定律）；根据这个定律，LED的光输出等级每2年会翻倍，平均每流明光输出的成本每10年会降低10倍。　　事实上，LED的光输出现在每18个月（甚至更短时间）就翻倍，如今市场上已有光效达到120 lm/W的器件，而领先的实验室甚至都演示了光效达200　　lm/W的LED。HB-LED的光输出能力和成本大幅改善的同时，也跟当今先进集成电路（IC）一样，容易因ESD而遭受严重损伤。　　IC制造商已经将ESD损伤确定为CMOS器件现场可靠性的一项主要威胁，它可能损害品牌形象并妨碍市场接受新技术。为了避免这个情况，业界积极努力用后续新工艺节点来优化集成ESD保护架构，虽然这项工作很少（如果有的话）受到媒体的关注。同样地，领先的HB-LED制造商也将ESD确定为固态照明的一项显著威胁，并与ESD专家协作制定适合的保护措施。当总光输出增加提供了令人兴奋的题材，众多有效的ESD保护措施也应运而生，并被知名制造商并入到已在市场销售的HB-LED之中。　　易受ESD损伤　　将蓝宝石衬底和制造绿光和蓝光发射器时使用的外延集成在一起，结果使得器件与红光LED等相比更易受到ESD损伤。由于蓝宝石衬底是纯绝缘体，生产期间加工器件时会累积大量的静电电荷。此外，外延层跟红光LED制造过程中使用的外延层相比，往往更易遭受ESD损伤，很可能就是因为制造过程带入瑕疵等效应引起的。　　在CMOS器件中，制造期间发生的ESD操作可能在投入现场应用之前仍然还未被发现，使得应用现场可能会发生未预料到且成本高昂的故障。LED遭受ESD损伤的常见后果有如裸片表面出现暗点，这会导致LED光输出下降，并可能使LED灯泡没用多久就出现故障。LED制造期间的高ESD损伤率会损及量产良率，并实际导致良品的价格升高。由于HB-LED的长工作寿命是固态照明相对于传统照明的一项重要优势，　　HB-LED有效的ESD保护显然必不可少。　　如果LED模块中不含适合的保护，客户工程师可能需要在电路板级应用分立保护，这在物料单（BOM）成本和印制电路板（PCB）空间等方面可能造成损失，而且板级ESD保护远不足以为LED裸片提供保护。在封装中集成有效的ESD保护是一种更合意的途径，受到了当今众多HB-LED制造大厂的青睐。ESD保护可以应用为LED发射器裸片旁边的额外裸片，或在更紧凑的布局中用作上面粘接LED发射器裸片的次级贴装（submount）或侧面贴装（sidemount）。　　集成保护　　业内出现了下面两种集成ESD配置。图1所示的侧面贴装配置将瞬态电压抑制器（TVS）二极管应用在与LED发射器裸片相同的封装内，二极管可以使用线绑定或倒装芯片技术来连接，因应具体应用要求而定。额定ESD等级因裸片尺寸不同而不同，通常介于8 kV至15 kV人体模型（HBM）之间。　　图2显示了如何在LED和引线框之间应用硅次级贴装来更紧密地集成ESD保护。这种构造使LED外形尺寸更紧凑；次级贴装替代侧面贴装LED模块中使用的传统衬底，提供的ESD保护等级超过15 kV HBM。硅次级贴装的良好热传导性也帮助LED缓解由于LED与引线框热膨胀系数不同导致的应力。　　这两种途径都符合多种顶部及背部镀金工艺以适应大多数制造要求，如带顶层铝涂层（AuAl， CuAl）选择、提供更高反射率的金或铜工艺，以及金或金锡（AuSn）背金工艺选择。&&　　保护性能　　集成ESD保护二极管阵列的最关键参数包括低动态电阻（Rdyn）和低输入电容（Cin），这样ESD保护器件就能够快速地响应ESD尖峰，并耗散大多数电流，从而避免LED裸片损伤。安森美半导体的ESD保护技术产品在次级贴装保护器中提供仅在0.2至0.4　　&O等级的极低动态阻抗。安森美半导体的次级贴装保护器件本质上比竞争产品提供更佳的动态电阻，这在ESD等瞬态事件期间转化为更低及更好的钳位电压，LED或LED串相应地受到更高水平的保护。此外，次级贴装保护器也提供浪涌保护，这在LED暴露于电源浪涌或雷电尖峰的应用中非常重要。　　大多数固态灯模块都包括串联连接的共用封装HB-LED裸片。在白光LED（WLED）光源中，通常就采用这种方法来提供高总光输出。用于背光应用或营造特殊效果的灯中，LED阵列可能包含红光、蓝光和绿光裸片，支持混色，微调LED发射出的色彩　　。由于每个LED都有3.5 V左右的有限正向压降，包含大量LED的模块可能要求施加高直流电压。安森美半导体的侧面贴装和次级贴装ESD保护制造工艺可以调节用于6　　V至110　　V之间的击穿电压，故适用于具有任意可行长度的LED串。顶金和底金工艺提供不同的组合和成分；侧面贴装和次级贴装也具备不同的封装选择，从倒装芯片到顶部和底部（top　　and bottom）等，不一而足。　　不论是哪种类型的贴装，都适用多种选择和配置：在LED串两端并联连接一个TVS二极管提供规定的ESD保护等级（见图3a），而在LED串两端串联相向连接的二极管对（图3b）使灯制造商能够在生产期间施加反向偏置测试，识别出并隔离次品模块，从而防止流向客户。更复杂的二极管阵列为包含多颗LED的LED串中的每个LED提供并联连接的相向二极管对，使灯模块能够持续工作　　&&&& 即使其中有个别LED发生开路故障。　　总结　　HB-LED除了高能效和小尺寸，其预计长寿命周期被证实是固态照明巨大成功的重要诱因。多种色彩的HB-LED，特别是白光以及绿、蓝和红光的HB-LED，为设计人员开通了康庄大道，更好的发展高能效背光灯、街灯、内部照明、任务灯、电子标志和汽车刹车灯及头灯等应用。由于不同制造商的HB-LED规格可能有很大不同，全面理解HB-LED采用的ESD保护途径为提供最优的现场使用寿命带来很大好处。每个原设备制造商（OEM）在封装、工艺技术和材料成分方面都有一套特定的标准，故应当加以考虑。因此，为了获得所需的优化性能参数，设计人员需要深入合作的供应商不应局限于提供少数不同LED保护方案，而是可以提供宽广选择范围、支持作出最佳匹配的供应商。　　大功率、长寿命LED照明系统解决方案　　由于拥有更高的效率与更长的使用寿命，LED的使用日益普及。因此，供电电源需要具有更高效率，至少要有与LED相同的使用寿命。美国国家半导体公司提出了一款解决方案，能够确保效率达到90%并拥有超长的使用寿命。　　就THD（总谐波失真）而言，欧洲标准EN对功率损耗超过25W的照明装置有严格限制。此外，这些照明装置需要满足功率因数要求。为此，需要包含有源PFC（功率因数校正），以确保输入电流与输入电压吻合。　　下文将讨论LED驱动器满足这些要求的工作原理，并对AC/DC降压转换器如何高效地驱动30只同串的高亮度LED进行说明。　　此外，本文还将给出另外一种实现方法的结构示意图，即采用隔离式AC/DC电源及一款具有动态余量控制的LM3464。通过避免电磁干扰，该方案具有极高效率。&&　　简介　　LED正越来越广泛应用于照明改造、工业照明、商业照明、街道照明以及其它众多领域，其效率以及使用寿命已经得以证实，为提供更高可靠性，它需要一个良好的电源以满足其需求。我们的第一个方案是由两级构成：一个前端PFC与一个LM3445 LED驱动器。　　图一给出了结构框图，该方案无需电流隔离并提高了工作效率。总系统效率更多地取决于AC/DC隔离变压器。反激式PFC虽然经济，但效率很难超过85%。在第一个方案中，在散热装置和LED之间使用绝缘胶层或陶瓷层进行隔离，由于变压器无须隔离，其效率变得更高。　　图1，结构图　　该电源的主要目的是将整流AC输入转换为DC稳压电流，以下是一个优化示例，示意在350mA电流下如何驱动功率达到35W的30个高亮度白光LED。该电源为LED提供了保护，限定了瞬态输入电压，并在热插拔时避免了电流浪涌。总的电源一致性（电源母线谐波（EN），电源母线干扰，国际安全标准等）全部符合欧洲标准（EN）。　　下面是一个使用镇流器对35W的T8管进行替换的示例，见图2。在LED串开路、短路或过载的情况下，可以保护镇流器以免发生故障。它确保了任何元件都不会在故障下过热或烧毁，以确保设计的稳定性。　　图2，使用镇流器时35W的T8灯管进行替换。　　镇流器与T8的主要特点如下：　　& 适用于欧洲输入电压范围，但可以进一步扩展到从85VAC&#VAC的更宽范围。　　& PF为0.98　　& 输出电流为350mA　　& 输出电压为100V&20%（取决于LED VF）　　& 母线谐波符合EN61000 - 3 - 2 C类标准要求　　& 电磁干扰（导电性）符合EN55022 标准要求　　& 电磁干扰（辐射）符合现行EN55022 标准要求　　& 效率为87%　　& 符合现行安全标准要求　　& 被动冷却方式　　& 温度范围-20 & C〜+65 & C　　& 使用聚合物电容器延长寿命　　& 使用共享电流的3串90 LED LCW_G5GP-GX-6S的欧司朗T8管。　　第一级PFC　　大多数基本的AC/DC电源在输入线路中都会产生谐波失真且功率因数较差，因此很难满足欧洲标准EN - 61000 - 3 & 2的要求。该解决方案使用PFC电路，使输入电流波形与输入电压波形同样为正弦波波形。　　对于镇流器产品，则符合欧洲EN - 61000 - 3 - 2C类标准。该标准适用于所有的照明产品，包括有源输入功率大于25W的调光设备。　　PFC作为升压转换器，在临界导通模式下运行。它提供了一个相对稳定的输出电压（380VDC），作为LED驱动器输入电压。LED驱动器作为恒定电流控制降压转换器，将更适用于整流输入电压。　　由于LED驱动器具有更高输入纹波，在380 VDC环境中将用较小电容。由于故障率较高，为保持长久的使用寿命，不允许使用电解电容器。　　这种镇流器使用EPCOS薄膜电容器来替代电解电容，根据内部指标对所有组件的额降值加以限定，这最大限度地减小了故障率，延长了整个系统的使用寿命。　　第二级是LED驱动器 ， 选用了LM3445恒流控制器。　　LM3445是一个具有自适应恒定关断时间的AC/DC降压恒流控制器，兼容三端双向可控硅开关（TRIAC）调光与脉冲宽度调制（PWM）信号。LM3445为大功率LED照明提供了恒定的电流值，调光解码器允许更宽范围的LED调光。　　图3 详细地示意了LED驱动器在一个完整交流电周期内Q3的漏源电压和电流情况。　　该周期可划分为几个不同阶段，曲线如下：　　1.闭合阶段　　2.导通阶段　　3.断开阶段　　4.断开阶段，能量转移至负载　　图3，LED驱动器在一个完整交流电周期内Q3的漏源电压和电流情况。　　该LED驱动器采用恒定关断时间控制，通过一串LED调节电流。当MOSFET导通时，通过电感器的LED电流增加，直到达到由参考电压和电流检测电阻限定的峰值为止。达到该峰值电流后，MOSFET关断，同时二极管在Toff期间导通。　　为驱动更多的LED，进行了一些改进，包括成功串接了60只LED。在输出功率为70W时，其总效率可达92%，通过并联其他LM3445可以驱动多串LED（每串30只），但将需要更多电缆，以连接LED 。&&　　图4，采用多串LED的解决方案。　　另一种方法如图 4 所示 。其中主电源一侧的输出电压低于60V，这符合UL1310标准Class 2对最高电压的限制要求。当隔离系统中要求限定次级电压时，唯一的选择是多串LED。　　在次级，LM3464是一款多通道LED驱动控制器。作为线性稳压器，每个LM3464最多可控制四个外部功率N-MOSFET，因此，能够控制多串LED，而每串可串联多达15个LED。　　每通道最大的平均电流值可达500mA，图 4 示意了LM3464如何控制绝缘AC/DC 初级离线电源，通过LM3464发出的指令可以对Vo动态调整从而使通过每个线性稳压器的电压值保持最低。Vo的调节基准是参考电压最高的LED串通道。即使每通道的驱动电流达350mA，LM3464的功率效率也可超过95%。图1和图4的一个重要区别在于LM3464无需新的开关频率，这对于控制EMI而言极为重要，因为随着总功率的增加EMI会越来越难以控制，而 唯一的开关噪声来自于AC/DC部分。　　结论　　本文讨论了驱动更多数量LED的不同方法。第一个解决方案使用PFC作为标准的升压装置以驱动一个有隔离散热装置的LED串（30只） ，这对于需要多串多数量LED的设计工程师来讲是一个极具吸引力的选择。示例着重于LED的更换，LED灯管的详细信息可以根据需求提供。如果设计正确，除了高能效以外，LED灯管和镇流器都有很长的使用寿命。对于传统的照明装置来讲，维护费用一直是一笔很大的开销，而使用LED灯管能将维护费用降至最低。　　第二个解决方案使用一个一次电源和动态余量控制的多通道线性稳压器。工程师想给每串LED串配备一个专属电源，但是在每个LED串中使用降压调节器会出现问题。对于他们来讲，这个解决方案确实极具吸引力。该LM3464提供了一个体积更小，价格更便宜，使用更简单的选择，同时保持高功率效率、高可靠性和极佳的电磁兼容性能（EMC）。　　如何改善LED散热性能　　由于LED萌生的光线在封装天然树脂内反射，假如运用可以变更芯片侧面光线挺进方向的天然树脂材质反射板，则反射板会借鉴光线，使光线的抽取量急速锐减。因为这个，不可少想办法减低LED芯片的温度，换言之，减低LED芯片到烧焊点的热阻抗，可以管用减缓LED芯片降低温度效用的负担。　　相关LED的运用生存的年限，例如改用硅质封装材料与瓷陶封装材料，能使LED的运用生存的年限增长一位数，特别是白光LED的闪光频谱包括波长低于450nm短波长光线，传统环氧气天然树脂封装材料极易被短波长光线毁伤，高功率白光LED的大光量更加速封装材料的劣化，依据业者测试 最后结果显露 蝉联点灯不到10，000小时，高功率白光LED的亮度已经减低二分之一以上，根本没有办法满意照明光源长生存的年限的基本要求。到现在为止有两种延长组件运用生存的年限的对策，作别是，制约白光LED群体的温升，和休止运用天然树脂封装形式。　　不过，其实大功率LED 的发卡路里比小功率LED高数十倍以上，并且温升还会使闪光速率大幅下跌。具体内部实质意义作别是：减低芯片到封装的热阻抗、制约封装至印刷电路基板的热阻抗、增长芯片的散热顺利通畅性。　　想办法减损热阻抗、改善散热问题　　相关LED的闪光速率，改善芯片结构与封装结构，都可以达到与低功率白光LED相同水准。有鉴于此美国Lumileds与东洋CITIZEN等照明设施、LED封装厂商，一个跟着一个研发高功率LED用简易散热技术，CITIZEN在2004年着手着手制作白光LED样品封装，不必特别结合技术也能够将厚约2~3mm散热装置的卡路里直接排放到外部，依据该CITIZEN报导固然LED芯片的结合点到散热装置的30K/W热阻抗比OSRAM的9K/W大，并且在普通背景下室温会使热阻抗增加1W左右，纵然是传统印刷电路板无冷却风扇强迫空冷状况下，该白光LED板块也可以蝉联点灯运用。　　相关闪光特别的性质平均性，普通觉得只要改善白光LED的荧光体材料液体浓度平均性与荧光体的制造技术，应当可以克服上面所说的围困并搅扰。　　因为增加电力反倒会导致封装的热阻抗急速降至10K/W以下，因为这个海外业者以前研发耐高温白光LED，打算借此改善上面所说的问题。　　固然硅质封装材料可以保证LED的40，000小时的运用生存的年限，不过照明设施业者却显露出来不一样的看法，主要争辩是传统电灯泡与日光灯的运用生存的年限，被定义成&亮度降至30百分之百以下&。亮度减半时间为四万钟头的LED，若换算成亮度降至30百分之百以下的话，大约只剩二万钟头左右。　　普通觉得假如彻底执行以上两项延寿对策，可以达到亮度30百分之百时四万钟头的要求。因为这个，松下电工研发印刷电路板与封装一体化技术，该企业将1mm正方形的蓝光LED以flip chip形式封装在瓷陶基板上，继续再将瓷陶基板粘附在铜质印刷电路板外表，依据松下报道里面含有印刷电路板顺德led显示屏在内板块群体的热阻抗约是15K/W左右。所以Lumileds与CITIZEN是采取增长结合点容许温度，德国OSRAM企业则是将LED芯片设置在散热装置外表，达到9K/W超低热阻抗记录，该记录比OSRAM以往研发同级产品的热阻抗减损40百分之百。值当一提的是该LED板块 封装时，认为合适而使用与传统办法相同的flip chip形式，然而LED板块与散热装置结合乎时常，则挑选最靠近LED芯片闪光层作为结合面，借此使闪光层的卡路里能够以最短距离传导排放。　　以往LED 业者为了取得充分的白光LED 光柱，以前研发大尺寸LED芯片 打算藉此形式达到预先期待目的。如上增长给予电力的同时，不可少想办法减损热阻抗、改善散热问题。然而，其实白光LED的给予电努力坚持续超过1W以上时光柱反倒会减退，闪光速率相对减低20~30百分之百。换言之，白光LED的亮度假如要比传统LED大数倍，耗费电力特别的性质逾越日光灯的话，就不可少克服下面所开列四大课题：制约温升、保证运用生存的年限、改善闪光速率，以及闪光特别的性质平均化。反过来说纵然白光LED具有制约热阻抗的结构，假如卡路里没有办法从封装传导到印刷电路板的话，LED温度升涨的最后结果毅然会使闪光速率急速下跌。&&　　解决封装的散热问题才是根本办法　　温升问题的解决办法是减低封装的热阻抗；保持LED的运用生存的年限的办法是改善芯片外形、认为合适而使用小规模芯片；改善LED的闪光速率的办法是改善芯片结构、认为合适而使用小规模芯片；至于闪光特别的性质平均化的办法是改善LED的封装办法，这些个办法已经陆续被研发中。因为环氧气天然树脂借鉴波长为400~450nm的光线的百分率高达45%，硅质封装材料则低于1百分之百，辉度减半的时间环氧气天然树脂不到一万钟头，硅质封装材料可以延长到四万钟头左右，几乎与照明设施的预设生存的年限相同，这意味着照明设施运用时期不需改易白光LED。然而硅质天然树脂归属高弹性软和材料，加工时不可少运用不会刮伤硅质天然树脂外表的制造技术，这个之外加工时硅质天然树脂极易依附粉屑，因为这个未来不可少研发可以改善外表特别的性质的技术。　　相关LED的长命化，到现在为止LED厂商采取的对策是改变封装材料，同时将荧光材料散布在封装材料内，特别是硅质封装材料比传统蓝光、近紫外线LED芯片上方环氧气天然树脂封装材料，可以更管用制约材质劣化与光线洞穿率减低的速度。　　改变封装材料制约材质劣化与光线洞穿率减低的速度　　2003年东芝Lighting以前在400mm正方形的铝合金外表，铺修闪光速率为60lm/W低热阻抗白光LED，无冷却风扇等特别散热组件前提下，试着制做光柱为300lm的LED板块。主要端由是电流疏密程度增长2倍以上时，不惟不由得易从大型芯片抽取光线，最后结果反倒会导致闪光速率还不如低功率白光 LED的窘境。依据德国OSRAM Opto Semi conductors Gmb实验最后结果证明，上面所说的结构的LED芯片到烧焊点的热阻抗可以减低9K/W，约是传统LED的1/6左右，封装后的LED给予2W的电力时，LED芯片的结合温度比烧焊点高18K，纵然印刷电路板温度升涨到50℃，结合温度顶多只有70℃左右；相形之下过去热阻抗一朝减低的话，LED芯片的结合温度便会遭受印刷电路板温度的影响。制约白光LED温升可以认为合适而使用冷却LED封装印刷电路板的办法，主要端由是封装天然树脂高温状况下，加上强光映射会迅速劣化，沿袭阿雷纽斯法则温度减低10℃生存的年限会延长2倍 中国照明电器协会 LED照明门户网站。　　因为散热装置与印刷电路板之间的细致精密性直接左右导热效果，因为这个印刷电路板的预设变得十分复杂。　　为了减低热阻抗，很多海外LED厂商将LED芯片设置在铜与瓷陶材料制成的散热装置（heat sink）外表，继续再用烧焊形式将印刷电路板的散热用导线连署到利用冷却风扇强迫空冷的散热装置上。因为东芝Lighting领有浩博的试着制做经验，因为这个该企业表达因为摹拟剖析技术的进步提高，2006年在这以后超过60lm/W的白光LED，都可以轻松利用灯具、框体增长导热性，或是利用冷却风扇强迫空冷形式预设照明设施的散热，不必特别散热技术的板块结构也能够运用白光LED。　　Lumileds于2005年着手制作的高功率LED芯片，结合容许温度更高达+185℃，比其他企业同级产品高60℃，利用传统RF 4印刷电路板封装时，四周围背景温度40℃范围内可以输入相当于1.5W电力的电流（约是400mA）。这也是LED厂商完全一样认为合适而使用瓷陶系与金属系封装材料主要端由。纵然封装技术准许高卡路里，然而LED芯片的结合温度却可能超过容许值，最终业者终于了悟到解决封装的散热问题才是根本办法。　　三种主流LED封装散热结构　　LED封装光源的散热问题，一直是LED产品开发中遇到非常重要的问题，特别是散热材料的选用，一直是工程师的难题。因为产品材料的导热性能就非常之关键。　　就目前而言，陶瓷材料是导热性能非常好的材料，它有导热率高，良好的物量性能（不不收缩，不变形），良好的绝缘性能与导热性能。因此，采用陶瓷材料将是未来LED产品开发的主流趋势！　　下面对几种LED封装常用材料的相关参数、性质及结构进行了对比。并图解了LED封装常用陶瓷支架的生产原理。　　LED封装常用材料相关参数对比图　　从提供的资料看，所用的陶瓷材料是三氧化二铝，我认为用它替代铜，简直是技术倒退！除非你打算让LED的芯片工作到150度以上的温度。大家实测一下图中第一和第二种结构芯片的温度就知道那种陶瓷的不好了。　　大家要明白，电子工业中采用所谓&导热陶瓷&（实际导热远不如铜、铝等金属）的目的是什么。并非是它导热比常用的导热金属的导热能力强，而是在于陶瓷的绝缘性能和低的膨胀系数。当这两项参数不是问题时，使用陶瓷绝对无益。导热好的陶瓷导热性能不如铜，与铝相当，价格高，加工难，脆性大，不抗震动。　　提示一下，有兴趣的可以去看看下面几种材料的性能再回来看这个帖子。氧化铝、氧化铍、氮化铝、纯铜、纯铝、散热用的几种合金铝、铝基板及铝基板的绝缘层，等等。好好学习一下这些材料的物理特性，再了解一下它们的价格。&&　　LED热隔离封装技术及对光电性能的改善　　在传统的白光LED封装结构中，荧光粉直接涂覆于芯片上面，工作时，芯片释放的热量直接加载在荧光粉上面，导致了荧光粉的温升，使得荧光粉在高温下转化效率降低。而在荧光粉与芯片之间引入一层低导热的热隔离层能够有效的阻止芯片的热量直接加载到荧光粉上，降低了荧光粉层温度，使得白光LED在大电流注入下都能保持较高的流明效率。除了芯片释放的热量之外，涂覆的荧光粉受蓝光激发时，因荧光粉的转化效率尚未达到100%，另外由于散射等其它损耗的存在，荧光粉颗粒本身也会有少量的热量释放，容易形成局域热量累积，为此当荧光粉材料转化效率较低时，还需为荧光粉提供散热通道，防止荧光粉颗粒局域热的生成。下面通过传统荧光粉涂覆方式和热隔离封装方式两组实验对比了解两种结构中芯片和荧光粉的热相互作用。　　1. LED芯片对荧光粉的加热　　为了*价LED芯片对荧光粉热性能方面的影响，我们制作了两组白光LED封装结构，一组采用传统的荧光粉涂覆方式，另一组采用热隔离的荧光粉涂覆方式，图1是该热隔离封装结构的剖面制样图。　　图1 传统白光LED横截面图示（a）荧光粉热隔离封装结构（b），h=1mm　　荧光粉热隔离封装结构是通过荧光粉覆膜的方式实现的。荧光粉覆膜技术是我们提出的一种新型荧光粉涂覆方法，即根据出光要求设计好荧光粉膜层的结构，在专用模具内完成荧光粉膜层的成型，剥离后，将荧光粉膜层转移到LED芯片上方，同时LED芯片和荧光粉膜层中间还有一层低导热系数的硅胶层。为了表明两种封装结构热性能上的差别，我们比较了两种封装结构表面的温度分布图。图2是两种封装结构在200、350和500mA直流驱动下表面IR Camera测得温度径向分布。在200 mA驱动电流下时，热隔离封装结构比传统封装方式中心温度低1.6℃。在350mA和500mA注入电流下时，荧光粉层的温差分别达到了8.5℃和 16.8℃，并且在500mA注入电流下时，传统结构荧光粉的表层最高温度已经达到130.2℃。另外，热隔离封装结构整个荧光粉表层的温度都很均匀，而传统结构中荧光粉中心温度较高，在大电流时尤为明显。　　我们通过有限元模拟来分析封装结构中的参数变化对白光LED性能的影响。结果表明，可以通过封装结构设计及封装材料热导率调整来调控荧光粉层的温度。图3是LED热隔离封装结构中的温度纵向分布，荧光粉层的温度通过引入的热隔离硅胶层大大降低了。　　图2 传统结构和热隔离结构中荧光粉表面的温度曲线，红色为实验值，蓝色为模拟值　　图3 热隔离封装结构中，样品沿h2方向的径向温度分布（h2=1mm）　　综上所述，降低荧光粉层温度的有效办法是在芯片与荧光粉层之间引入低导热的热隔离层，尤其对于更大功率的LED器件而言，对荧光粉的热控制技术显得尤为重要。　　2．荧光粉局域热效应　　荧光粉层并不是具有均匀热导率的单一介质，而是由荧光粉颗粒与低导热的硅胶混合而成，每颗荧光粉颗粒由硅胶包裹而成。我们的研究结果表明荧光粉颗粒在不同的转化效率下（即不同的释热量）芯片和荧光粉的温场分布。在荧光粉转化效率高（》80%）的情况下，荧光粉的温度主要受芯片加热的影响。荧光粉距离芯片越近，温度越高，热隔离的措施能有效降低荧光粉的温度。在荧光粉颗粒发热明显的情况下，由于包裹荧光粉颗粒是低导热率的硅胶，荧光粉颗粒会形成局域热量，使得荧光粉颗粒的温度升高，甚至超过芯片的温度。而出现荧光粉局域热量的条件是荧光粉的低转化效率，导致荧光粉释热大。　　在实际的LED封装结构中，荧光粉的转化效率高，荧光粉的温度主要是由于芯片的加热作用，荧光粉与芯片直接有效的热隔离能明显降低荧光粉的温度。进一步降低荧光粉层的温度可以通过提高荧光粉层的导热率来实现。　　为了表明两种封装结构对白光LED光色性能的影响，我们把LED白光光谱中蓝光波段（Blue） 和黄光波段（Yellow）提取出来，以蓝光波段光谱和黄光波段光谱的积分量比例值（B/Y）作为光谱*价依据。图4表明的是电流从50mA到 800mA，两种情况下B/Y值跟注入电流的关系，B/Y值的变化反映了白光LED光色的变化，在图6中，我们展示了两种结构中光通量、色温（CCT）跟注入电流的变化关系。两种封装结构中，注入电流在达到300mA以前，两者光通量的值几乎没发生变化，随着注入电流的继续升高，热隔离封装结构显示了更好的光饱和性能。色温CCT反映了白光LED光色的表现性能，注入电流从50mA增加到800mA，热隔离结构的LED色温仅变化253K，而传统结构 LED色温变化达1773K。图5中B/Y值的变化也反映了这种趋势，热隔离封装结构在较大的电流变化范围内B/Y值变化很小，而传统结构中B/Y值的变化很大。在传统结构中，电流越大时，B/Y值也随着增大，这说明随着电流增加，LED光谱中蓝光成分增强，而将蓝光转化为黄光的荧光粉转化效率下降。而造成荧光粉转化效率下降的一个重要原因就是芯片对荧光粉的加热，造成了荧光粉温度上升。　　图4 两种封装结构中白光LED光谱中蓝光段（Blue）与黄光段（Yellow）光强比（B/Y）（插图是蓝光和黄光比例）　　图5 两种封装结构光通量（左轴）和色温（右轴）与电流的依赖关系　　荧光粉热隔离封装结构带来光色性能的改善，一个重要原因是由于该结构降低了荧光粉的温度，使得荧光粉保持了较高的转化效率。&&　　LED 驱动电源的选择和设计应考虑的问题　　LED是具有二极管特性的发光管，它只能单方向通电。通常LED亮度输出与通过LED电流成正比，但白光LED在大电流下会出现饱和现象，发光效率大幅度降低，甚至失效，因此LED使用电流不能超过其规格额定值。另外，LED亮度输出与温度成反比，所以使用中应尽量减少电源发热和设计良好的散热系统。　　目前LED均采用直流驱动，因此在市电与LED之间需要加一个电源适配器即LED驱动电源。它的功能是把交流市电转换成合适LED的直流电。根据电网的用电规则和LED的驱动特性要求，在选择和设计LED驱动电源时要考虑到以下几点：　　1．高可靠性　　特别像LED 路灯的驱动电源，装在高空，维修不方便，维修的花费也大。　　2．高效率　　LED是节能产品，驱动电源的效率要高。对于电源安装在灯具内的结构，尤为重要。因为LED的发光效率随着LED温度的升高而下降，所以LED的散热非常重要。电源的效率高，它的耗损功率小，在灯具内发热量就小，也就降低了灯具的溫升。对延缓LED的光衰有利。　　3．高功率因素　　功率因素是电网对负载的要求。一般70瓦以下的用电器，没有强制性指标。虽然功率不大的单个用电器功率因素低一点对电网的影响不大，但晚上大家点灯，同类负载太集中，会对电网产生较严重的污染。对于30瓦~40瓦的LED驱动电源，据说不久的将来，也许会对功率因素方面有一定的指标要求。　　4．驱动方式　　现在通行的有两种：其一是一个恒压源供多个恒流源，每个恒流源单独给每路LED供电。这种方式，组合灵活，一路LED故障，不影响其他LED的工作，但成本会略高一点。另一种是直接恒流供电，LED串联或并联运行。它的优点是成本低一点，但灵活性差，还要解决某个LED故障，不影响其他LED运行的问题。这两种形式，在一段时间内并存。多路恒流输出供电方式，在成本和性能方面会较好。也许是以后的主流方向。　　5．浪涌保护　　LED抗浪涌的能力是比较差的，特别是抗反向电压能力。加强这方面的保护也很重要。有些LED灯装在户外，如LED路灯。由于电网负载的启甩和雷击的感应，从电网系统会侵入各种浪涌，有些浪涌会导致LED的损坏。因此LED驱动电源要有抑制浪涌的侵入，保护LED不被损坏的能力。　　6．保护功能　　电源除了常规的保护功能外，最好在恒流输出中增加LED温度负反馈，防止LED温度过高。　　7． 防护方面　　灯具外安装型，电源结构要防水、防潮，外壳要耐晒。　　8 ．驱动电源的寿命要与LED的寿命相适配。　　9 ．要符合安规和电磁兼容的要求。本文打印自OFweek中国高科技行业门户，网址为：
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