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解析大功率LED的封装特殊性及散热因素

2010-10-11 11:57
天堂的苦涩
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       目前应用于半导体照明的大功率LED形态各异,各有优劣,业内人士对其形态发展趋势看法也不尽一致。从发光效率、应用难度和成本考虑,照明用的大功率LED主流光源依然是直接白光LED,而非RGB调控混色产生白光的LED;从热量管理、发光效率、制造难度和可靠性等方面考虑,10W以下的分立大功率LED仍然是照明光源的主流形式,多芯片阵列组合的超大功率的LED(10W以上)将主要用于个性化的特种照明灯具;因应不同照明产品类别的应用需求,将发展出若干种新的大功率LED主流封装形态。半导体光源结构上和光学特性上有也自身的特点,因此,半导体路灯应该按照这些特点来设计灯具。

       做LED路灯首先要考虑照射范围。路灯要求的是路面照明效果,照空中和路边的空地不是路灯的任务。因此,要用多种角度组合的发光管或者用反光镜的方法有效的控制光线的分布范围,使发光管发出的光成为一个长条形光带沿路面方向铺展,实践证明,这样制作的半导体路灯90瓦左右的功率就能超过250瓦纳灯对路面的照明效果,节能效果显着。

        要做好半导体路灯首先要合理的选用发光管。一般来说,做半导体路灯既可以选用小功率发光管,也可以选用大功率发光管。但是,实践证明,小功率发光管虽然有发光器件成本低的优势,但是,其光衰却比大功率发光管快,并且用的管数太多,装配麻烦,综合考虑,选用大功率发光管比较合理。从目前大功率发光管的技术水平来看,1瓦管光效比较高,用于照明节能优势明显。和1瓦的发光管相比,3瓦的发光管光效低于1瓦管,同等光通量下价格优势也不明显,目前选用1瓦管做路灯光源更为合理。

        LED封装的特殊性

  LED封装技术大都是在分立器件封装技术基础上发展与演变而来的,但却有很大的特殊性。一般情况下,分立器件的管芯被密封在封装体内,封装的作用主要是保护管芯和完成电气互连。而LED封装则是完成输出电信号,保护管芯正常工作,输出:可见光的功能,既有电参数,又有光参数的设计及技术要求,无法简单地将分立器件的封装用于LED。

  LED的核心发光部分是由p型和n型半导体构成的pn结管芯,当注入pn结的少数载流子与多数载流子复合时,就会发出可见光,紫外光或近红外光。但pn结区发出的光子是非定向的,即向各个方向发射有相同的几率,因此,并不是管芯产生的所有光都可以释放出来,这主要取决于半导体材料质量、管芯结构及几何形状、封装内部结构与包封材料,应用要求提高LED的内、外部量子效率。常规Φ5mm型LED封装是将边长0.25mm的正方形管芯粘结或烧结在引线架上,管芯的正极通过球形接触点与金丝,键合为内引线与一条管脚相连,负极通过反射杯和引线架的另一管脚相连,然后其顶部用环氧树脂包封。反射杯的作用是收集管芯侧面、界面发出的光,向期望的方向角内发射。

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