下载
加入VIP
  • 专属下载特权
  • 现金文档折扣购买
  • VIP免费专区
  • 千万文档免费下载

上传资料

关闭

关闭

关闭

封号提示

内容

首页 多芯片集成大功率白光LED照明光源

多芯片集成大功率白光LED照明光源.pdf

多芯片集成大功率白光LED照明光源

葡萄
2009-12-29 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《多芯片集成大功率白光LED照明光源pdf》,可适用于工程科技领域

第O卷第期年月液晶与显示CNn~eJournalofLiquidCrystalsandDisplaysV】.O.NaJum文章编号:O()多芯片集成大功率白光LED照明光源吴海彬叶光王昌铃(.福州大学机械工程学院福建福州Email:wuhbfzu.edu.cn}.福建省苍乐电子企业有限公司福建福州)摘要:通过对自行设计的集成功率型w白光LED进行测试发现当持续点亮h时其光通量衰减只有比传统支架型封装的白光LED明显慢而色温飘移也不明显。w白光LED的色温可以覆盖O~K并且显色指数均可做到O以上完全能够满足普通照明对光性能指标的要求。通过对多颗小功率芯片(mw)进行不同的串并联组合可以实现不同的额定电压与电流可以更好地匹配驱动器的设计提高整体发光效能降低成本并满足不同场合的需求。最后给出了个典型LED驱动设计实例。关键词:白光LED集成功率型光品质老化驱动电路中图分类号:TN.TM.文献标识码:A引言实现白光LED的方法有多种目前在技术上最成熟的一种是在蓝光芯片上涂敷发黄光和(或)发红光的荧光粉通过蓝光与黄(红)光的混合实现不同色温和显色指数的白光LED。大功率白光LED的实现方法主要有两种一是直接封装大功率LED芯片典型的以Lumileds公司为代表W和w大功率白光LED已经上市二是通过封装多个小功率芯片组合成大功率。目前第二种方法比较适合我国国情因为大功率芯片到目前为止还没有国产化从国外或台湾进口价格很高而小功率芯片国内货源充足组合成同样的功率其价格相对较低。除此之外多芯片集成型白光LED还有独特的优势:通过不同的串并联组合可以实现各种不同的额定电压和电流更好地适应驱动器设计提高整体发光效能降低成本单位面积的芯片数可多可少可以封装成各种不同的点和面光源。主要缺点是体积偏大由于多点发光二次光学设计的难度加大。基于多芯片集成的大功率白光LED国内已有几家公司在研究开发部分产品已经上市。本文在大量试验研究的基础上主要针对集成功率型白光LED的老化特性、光品质以及相关驱动技术进行具体阐述。多芯片集成型大功率LED的老化特性白光LED进入普通照明领域关键取决于个因素一是价格二是光效三是寿命。白炽灯虽然发光效率低、寿命短但价格非常便宜而且由于其色温低、显色指数好仍然具有市场竞争力。荧光灯价格稍高、发光效率高、寿命也较长缺点是含有重金属不利于环保。白光LED被认为是绿色照明光源通过芯片与荧光粉的最佳匹配可以实现不同色温和显色指数要求而且是固体发光体积小。但是目前的LED芯片和封装水平、发光效率虽比白炽灯高但与荧光灯比还相差很远价格比荧光灯还高出许多。白光LED的寿命也没有想象的好虽然封装与散热条件不同但均只有几千小时。研究发现白光LED的光衰特性与环境温度和散热条件密切相关。降低PN结至支架(或基板)的热阻以及创造良好的散热条件是提高LED寿命的关键技术之一。图所示为采用多芯片集成型w大功率白光LED的光衰情况。收稿日期:一OI修订日期:一II一基金项目:福建省青年科技人才创新基金资助项目(No.ooJo)福州市火炬计划资助项目(N..)维普资讯http:wwwcqvipcom第期吴海彬等:多芯片集成大功率白光LED照明光源由图可见虽然多芯片集成白光LED功率较大但由于集成型白光LED采用导热性能更好的铝基板并且外加散热机构使热量散发的更快因此W大功率集成型白光LED的光衰在h时只有。另外随着老化时间的推移色温的稳定性也不容忽视如图所示为色温随时间的变化关系可以看出色温的稳定性还是不错的说明芯片和荧光粉的衰减规律基本一致。该老化试验目前正在进行之中。图iiw光源光衰曲线Fig.LuminousdecayofWwhiteLEDst/h图色温随老化时间变化曲线Fig.Colortemperaturevariedwithagingtime多芯片集成型大功率白光LED的光品质白光LED的光品质决定了其是否能进入普通照明领域。以我们设计的集成功率型W白光LED为例色温K、显色指数大于O时光通量可以达到lm以上。色温在K、显色指数大于O时光通量可以达到Im以上。功率相同光通量不同价格也有差别。图所示为集成功率型w大功率白光LED的光谱特性色温为K显色指数。图为对应的光强分布曲线。客户可以根据具体情况设计二次光学器件以达到特定的光强分布。色温随电流的变化关系如图所示可以看出不同电流大小对色温还是有一定影响的。当温度升高时LED的正向压降会随着温度的升高而下降如果采用恒压方式驱动则电流会大幅度上升从而导致温度进一步升高进入恶性循环严重降低LED的发光效率缩短LED的寿命。因此通常情况下恒流驱动方式优于恒压方式。但对于多芯片集成的大功率LED采用恒流驱动也不一定是最好的驱动方案。原因在于某一串LED发生短路或断路后将造成电流分配不均影响LED的正常工作加速老化降低寿命。OOMnm图W白光LED光谱图Fig.SpectrumdiagramofWwhiteLEDs图光强分布曲线Fig.Distributioncurvesofluminousintensity维普资讯http:wwwcqvipcom液晶与显示第O卷lFlmA图色温随电流变化曲线Fig.ColortemperaturevariedwithforwardCUrrent驱动电路根据能量来源的不同LED驱动电路总体上可分为两类一是AC/DC转换能量来自交流市电二是DC/DC转换能量来自干电池、可充电电池、蓄电池等。根据LED驱动原理的不同又可以分为线性驱动电路和开关驱动电路。线性电路成本低价格便宜但效率较低一般不会超过O。开关电路效率高一般可达O左右成本亦高。对于由低于颗小功率LED芯片(标准mA)组成的光源目前已有很多市售的DC/DC转换芯片可以作为其驱动器且很多是恒流驱动。如Supertex公司的HV采用.MHz的开关振荡频率可以驱动颗串联的LED如图所示电流可以在~OmA调整还具有关断模式效率可以达到。如图所示为美国TI公司提供的TPS开关驱动电路其最大输出电压最高可达V可以为最多颗LED提供恒流驱动还可以通过PWM信号对LED的亮度进行控制其效率与输入电压和负载等多种因素有关最高可达电流不超过OmA。对于LED颗数比较少的情况还可以采用恒压驱动如图所示为日本Torex公司生产的XC升压电路原理图其外围器件非常少是最简单的DC/DC转换器之一输入电压最低只需.V即可启动工作随着输入电压的升高其转换效率也会提高通过合理选择外围器件最高转换效率大约左右。对于以普通市电为电源的情况LED驱动电F..V图HV接线图Fig.HVconnectiondiagraml以HDCPWMNGNEHzl=lnF士I一EL一奎jI丰(Optina)lL二。图TPS接线图Fig.TPSconnectiondiagram图XC典型电路图Fig.XCtypicalcircuitdiagram路相对更成熟小功率LED光源可以采用电容降压实现恒流驱动对于大电流情况可以采用开关恒流驱动电路效率较高可达O成本亦可以接受。有很多厂家可以开发电源芯片如PowerIntegratedFairchild等。结论●我们从年开始研究开发LED封装技术经过两年多的努力现已开发出系列白光LED光源和应用照明产品。W、W白光LED已经批量生产并已成功研制出Ow大功率白光LED样品。色温覆盖~K显色指数可以做到O以上。采用多芯片组合的办法实现大功率封装设计比较灵活单位面积上的芯维普资讯http:wwwcqvipcom第期吴海彬等:多芯片集成大功率白光LED照明光源片数可以根据客户的实际需求而定。通过大量老化试验发现LED的寿命不仅与芯片、封装材料密切相关还与工作环境温度、生产工艺等密不可参考文献:分。通过采用高导热性热沉(heatsink)与传统支架型LED相比寿命有较大提高但与很多资料报道的h还有一定距离。陈志忠秦志新胡晓东等.大功率白光LED的制备和表征J液晶与显示().康凌刘宝林蔡加法等.掺硅InGaN和掺硅GaN的光学性质的研究口.液晶与显示():.雷玉堂黎慧.未来的照明光源白光LED技术及其进展刀.光学与光电技术():.王尔镇.高效率白光LED的技术开发刀.灯与照明():.郭志军侯民贤张在宣等.白光照明LED灯温度特性的研究刀.发光学报().HrghpowerWhiteLEDBasedonMultichipsIntegratedWUHaibinYEGuang。WANGChangling。(.SchoolofMechanicalEngineeringFuzhouUniversityFuzhouC^inatEmaillwuhbfz..edu.cnI.FujianJoinluckElectronicEnterpriseCo.Ltd.FuzhouChina)AbstractPowerwhiteLEDofWbasedonmultichipsintegratedwhichisdevelopedbyourselveshasbeentested.Fromthetestresultsitisfoundthattheluminousdecayisonlyaboutafterthelampkeepsenlightenedforh.SoitisslowerthanconventionalwhiteLEDpackingwithbrackets.FurthermoretheshiftofcolortemperatureiSalsonotobvious.ThecolortemperatureofWwhiteLEDscoversfromKtoKandthecolorrenderingindexcanachieveover.AssuchtheperformanceofpowerwhiteLEDscanmeettheilluminationrequirementcompletely.IntegratingseveralchipsononeheatsinkbydifferentserialandparallelmodesthepowerLEDscanrealizedifferentratingvoltagesandcurrentsaccordingly.ThiscanmatchthepowerLEDsdriverwidelyincreasethewholelightemittingefficiencydecreasecostandmeettherequirementsofdifferentilluminationlocation.Threeexamplesofdriverdesignareprovided.Keywords:whiteLEDsmultichipsintegratedopticalperformanceagingdrivingcircuits作者简介:吴海彬(一)男内蒙古宁城人讲师博士主要研究方向为光电子技术、机器人技术等。维普资讯http:wwwcqvipcom

用户评价(0)

关闭

新课改视野下建构高中语文教学实验成果报告(32KB)

抱歉,积分不足下载失败,请稍后再试!

提示

试读已结束,如需要继续阅读或者下载,敬请购买!

文档小程序码

使用微信“扫一扫”扫码寻找文档

1

打开微信

2

扫描小程序码

3

发布寻找信息

4

等待寻找结果

我知道了
评分:

/4

多芯片集成大功率白光LED照明光源

VIP

在线
客服

免费
邮箱

爱问共享资料服务号

扫描关注领取更多福利