菜鳥通知注意!LED光學設計的基礎知識科普
發布時間:2015-02-04 責任編輯:echolady
【導讀】近年來,LEDshichanghenhuobao。youqishiteshuguangyuanbeishouguanzhu。ruguoxiangyaomouzhongteshudeguangzuozhaomingshiyong,bixuyaoduizhegeguangyuanjinxingchuli。suoyiguangxueshejiyingyunersheng。benwenjiulaiweidajiapujiyixiaLED光學設計需要注意的重要基礎知識。
LED是(shi)點(dian)光(guang)源(yuan),不(bu)同(tong)於(yu)目(mu)前(qian)市(shi)場(chang)上(shang)的(de)節(jie)能(neng)燈(deng)或(huo)白(bai)熾(chi)燈(deng)。點(dian)光(guang)源(yuan)顧(gu)名(ming)思(si)義(yi)也(ye)就(jiu)是(shi)一(yi)個(ge)點(dian)發(fa)出(chu)的(de)光(guang)亮(liang),而(er)這(zhe)個(ge)點(dian)發(fa)出(chu)光(guang)還(hai)同(tong)時(shi)具(ju)有(you)另(ling)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)特(te)征(zheng),那(na)就(jiu)是(shi)隻(zhi)有(you)一(yi)方(fang)向(xiang)上(shang)有(you)光(guang)(所有傳統的背麵反光罩對於LED本身來說是沒有任何意義的)。如ru果guo我wo們men想xiang要yao用yong這zhe種zhong特te殊shu的de光guang來lai做zuo照zhao明ming使shi用yong,就jiu必bi須xu對dui這zhe個ge光guang進jin行xing一yi定ding的de處chu理li,才cai可ke以yi達da到dao我wo們men的de要yao求qiu和he目mu的de,所suo以yi我wo們men要yao加jia上shang光guang學xue設she計ji,把ba這zhe個ge相xiang對dui集ji中zhong的de點dian光guang源yuan變bian成cheng具ju有you一yi定ding角jiao度du的de散san光guang,這zhe也ye就jiu是shi大da家jia所suo熟shu悉xi的de草cao帽maoLED,草帽LED是shi專zhuan業ye用yong於yu照zhao明ming設she計ji的de一yi種zhong封feng裝zhuang形xing式shi,一yi方fang麵mian它ta可ke以yi讓rang光guang線xian從cong一yi個ge集ji中zhong的de點dian光guang源yuan變bian成cheng具ju有you一yi定ding角jiao度du的de散san光guang源yuan,另ling一yi方fang麵mian,它ta具ju有you更geng少shao的de光guang衰shuai效xiao果guo,而er讓rang更geng多duo的de光guang透tou射she出chu來lai為wei我wo們men所suo用yong。
雖然草帽LED在zai光guang學xue角jiao度du上shang有you了le質zhi的de飛fei躍yue,但dan相xiang對dui我wo們men所suo熟shu悉xi的de麵mian光guang源yuan來lai講jiang,它ta依yi舊jiu是shi一yi個ge點dian光guang源yuan,因yin其qi亮liang度du過guo於yu集ji中zhong,如ru果guo人ren眼yan直zhi接jie看kan向xiang光guang源yuan,還hai是shi會hui對dui我wo們men的de眼yan睛jing造zao成cheng一yi定ding的de傷shang害hai。所suo以yi在zaiLED照zhao明ming應ying用yong於yu家jia庭ting照zhao明ming燈deng中zhong,我wo們men還hai要yao進jin一yi步bu進jin其qi光guang線xian進jin行xing處chu理li,再zai增zeng加jia一yi定ding的de光guang學xue設she計ji,而er達da到dao人ren眼yan可ke以yi直zhi接jie觀guan測ce的de目mu的de,同tong時shi柔rou和he光guang線xian,另ling一yi方fang麵mian還hai要yao再zai次ci放fang大da其qi照zhao射she角jiao度du,雖sui然ran草cao帽maoLED本身已經做到120度(du)範(fan)圍(wei),但(dan)如(ru)果(guo)直(zhi)接(jie)應(ying)用(yong)於(yu)家(jia)庭(ting)照(zhao)明(ming),給(gei)我(wo)們(men)的(de)感(gan)覺(jiao)是(shi)屋(wu)頂(ding)上(shang)表(biao)現(xian)出(chu)來(lai)是(shi)一(yi)片(pian)漆(qi)黑(hei),我(wo)們(men)要(yao)利(li)用(yong)燈(deng)具(ju)最(zui)外(wai)麵(mian)的(de)透(tou)明(ming)罩(zhao)把(ba)光(guang)線(xian)再(zai)次(ci)分(fen)散(san)開(kai)來(lai),從(cong)而(er)適(shi)應(ying)正(zheng)常(chang)的(de)家(jia)庭(ting)照(zhao)明(ming)。
大功率與小功率LED的區別
隨著LED技術的不斷發展,人們為適應大麵積照明而研發出功率越來越大的單顆LED芯片,目前全球最前沿已經可以做到單顆LED功率為200W以上,雖然功率可以做到很大,但其性價比並不佳。下麵以我們以常見的幾種LED為例做一個分析。
目前業內大量使用的都是單顆0.06W功率,其亮度最大可以做到7LM,我們暫按普通的做到6LM計算,如果要讓功率達到1W,我們需要用17個同樣的 LED,其總亮度為17*6=102LM,也就是說可以做到100LM/W,如果我們采用單顆芯片為1W的功率,其輸出的亮度最高做到80LM,常用的一般在60LM左右,這是亮度上的一個主要區別,由此可見,對於家庭使用來講,我們還是要選擇小功率的LED比較合適。
從產品成本角度講,大功率的LED成本要高於小功率的成本,這來自於兩個方麵,一是LED本身的造價,二是大功率的LED要加鋁散熱片,小功率隻要用普通電路板,加上自然散熱就可以達到要求。
從產品日後維護成本來看,如果我們的燈具在使用中出現故障,可以找任何一家電器修理店去更換損壞的LED,一顆0.06W的LED成本最多1元錢,加上維修費也不超過5元,如果是更換1顆1W的LED,LED成本就要8元,加上維修費用就要15元左右。而相對來講,小功率的LED市場上隨便一個電子市場都可以采購到,大功率的則不一定哪裏都可以買到。
LED走zou向xiang大da功gong率lv是shi一yi個ge市shi場chang趨qu勢shi,也ye是shi未wei來lai發fa展zhan的de主zhu流liu,但dan目mu前qian由you於yu技ji術shu上shang還hai未wei能neng達da到dao我wo們men所suo期qi望wang的de結jie果guo,從cong技ji術shu角jiao度du講jiang,目mu前qian還hai不bu太tai適shi合he用yong於yu家jia庭ting照zhao明ming。
散熱設計的重要性
LEDbenshenshibandaotiqijian,suoyoubandaotiqijianzhengchanggongzuodouyouyidingdewenduyaoqiu,baokuohuanjingwenduhegongzuowendu。yibanbandaotiqijianzhengchanggongzuodehuanjingwendudouyaodiyu80度,當 LED內部的PN結溫度到達140dudeshihou,jiuhuishixiao。zhengchanggongzuoshiqizishendewenduhuitongguoyinjiaohuozhuanyongdizuosanfachulai,jinerzaitongguolianjiezaiyinjiaoshangdedianlubanhuolvjibanxiangsizhoudekongqizhongsanfachuqu,yibaozhengLED的正常工作。一般來講單顆功率大於0.2W以上,都要采用鋁基板做散熱,再大功率還要增加鋁殼和鋁散熱片。當然這與整個燈內LED的數量和密度有關,過於集中的小功率LED同樣要考慮散熱設計。這如同於各位身邊的每一件電子產品,如:電視機、顯示器、計算機主機等。不正確的散熱設計會直接導致LED壽命縮短和加快光衰速度。
1.現在大部分的結溫上限都能做到120度左右,目前cree的應該算是較高的,為150度。
2.dengzhurezugenjufengzhuangcailiaojiegoubutongerbutong,youxieduoxinpiandegaodajishi,danxinpiandeyibandoushigeweishu,dingduoshiji,dangranzhezhijieguanxidaojiewen,suanshiguanxidaoLED壽命,光效等的重要參數了。
3.目前大部分LED燈具設計壽命都是20000~50000H,這由許多因素決定,首先IC等的壽命就限製了整燈的壽命。
4.結構布局上從散熱方麵來說其實就是接觸熱阻與導熱瓶頸的問題,這涉及較多,不好列出。總的來說就是結構一體,大麵積良好接觸。PCB上麵燈珠盡量平均分布就是了,避免熱源集中。
5.驅動效率當然越高越好,布局上盡量原理最大熱源,也就是LED燈珠。可采用灌膠等方式,達到散熱固定絕緣的效果。
綜合考慮:良好的散熱設計溫升最好控製在35以下。結溫80以下。理論壽命50000以上。
目前的散熱設計難題
1.自然散熱受空間限製太大(輻射散熱本身影響較小,且受空間尺寸限製)。
2.自然散熱麵積改善空間有限(對流散熱有限)。
3.目前都采用金屬部件做散熱器,較小空間內熱傳導已經足夠。(散熱器溫差較小,導熱係數影響較小)。
4.大部分的散熱設計都隻能集中在燈珠選擇,散熱麵積,界麵接觸熱阻,輻射散熱上麵。幾乎窮途末路。
5.目前狀況,散熱設計的突破點在燈具係統的散熱設計,是一個實際生產製造,材料配件,結構造型與散熱設計各種經驗相結合的成果。
相關閱讀:
神級反激式開關電源,在1.1V電壓下點亮了HBLED燈!
避免LED顯示屏不振蕩,關鍵在高穩定驅動芯片
方案精講:無線LED照明驅動係統設計與實現
特別推薦
- 噪聲中提取真值!瑞盟科技推出MSA2240電流檢測芯片賦能多元高端測量場景
- 10MHz高頻運行!氮矽科技發布集成驅動GaN芯片,助力電源能效再攀新高
- 失真度僅0.002%!力芯微推出超低內阻、超低失真4PST模擬開關
- 一“芯”雙電!聖邦微電子發布雙輸出電源芯片,簡化AFE與音頻設計
- 一機適配萬端:金升陽推出1200W可編程電源,賦能高端裝備製造
技術文章更多>>
- 邊緣AI的發展為更智能、更可持續的技術鋪平道路
- 每台智能體PC,都是AI時代的新入口
- IAR作為Qt Group獨立BU攜兩項重磅汽車電子應用開發方案首秀北京車展
- 構建具有網絡彈性的嵌入式係統:來自行業領袖的洞見
- 數字化的線性穩壓器
技術白皮書下載更多>>
- 車規與基於V2X的車輛協同主動避撞技術展望
- 數字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰
- 汽車模塊拋負載的解決方案
- 車用連接器的安全創新應用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
SATA連接器
SD連接器
SII
SIM卡連接器
SMT設備
SMU
SOC
SPANSION
SRAM
SSD
ST
ST-ERICSSON
Sunlord
SynQor
s端子線
Taiyo Yuden
TDK-EPC
TD-SCDMA功放
TD-SCDMA基帶
TE
Tektronix
Thunderbolt
TI
TOREX
TTI
TVS
UPS電源
USB3.0
USB 3.0主控芯片
USB傳輸速度



