摘要：本文介紹了道路交通信號(hào)燈的發(fā)展趨勢(shì)，并著重討論了大功率led用作信號(hào)燈光源的優(yōu)勢(shì)和前景。
關(guān)鍵詞：大功率 led 效率 壽命
引言
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生活水平的提高，人們也越來(lái)越講究生活的質(zhì)量，交通作為衣食住行中的一部分，與人們的生活息息相關(guān)，改善路況，拓寬道路，鋪設(shè)高等級(jí)公路，以及小車的普及，都會(huì)導(dǎo)致車速提高，車流量過(guò)多的狀況。而道路交通信號(hào)燈（以下簡(jiǎn)稱信號(hào)燈）作為一種交通信號(hào)，在交通中起著指揮和引導(dǎo)的作用，是一種必不可少的設(shè)施，交通信號(hào)燈性能的好壞在交通誘導(dǎo)中起著極其重要的作用。
1、 led簡(jiǎn)介
LED（Light Emitting Diode）是一種場(chǎng)致發(fā)光光源，是將電能直接轉(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體器件。其電特性和普通的二極管是一致的，而其發(fā)光原理是在P-N結(jié)兩端加上正向電壓，則P區(qū)中空穴會(huì)流向N區(qū)；而N區(qū)中的電子會(huì)流向P區(qū)。然后，隨著小數(shù)載流子和我數(shù)載流子的重合放出能量；其中，一部分能量轉(zhuǎn)化為熱，另一部分轉(zhuǎn)化為光。
LED早在三十多年前就已問世，由于當(dāng)時(shí)制造技術(shù)的限制，其發(fā)光亮度小，且只有紅色一種顏色，因此很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)僅用于小指示器光源和字母數(shù)字顯示器等有限領(lǐng)域中。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，LED的性能逐步提高，例如光效的提高，使其發(fā)光亮度增加，過(guò)去，諸如上個(gè)世紀(jì)70年代初，GaP紅色LED光效僅為0.4lm/W ；80年代中期，AlGaAs 紅色LED光效上升到約1.1lm/w ；而90年代中期后，新材料 AlInGaP給LED技術(shù)帶來(lái)了巨大突破，使紅色和琥珀色LED的光效提高到10-20lm/W ，與目前廣泛應(yīng)用于信號(hào)燈的白熾燈相近，甚至更好。隨著寬禁帶半導(dǎo)體材料的迅速發(fā)展，這些電子材料（主要包括SiC ZeSe 金剛石 和GaN 等）帶動(dòng)了LED的進(jìn)一步發(fā)展，利用GaN特有的禁帶寬度可以制作成藍(lán)色和綠色；而隨著由氣相形成的化合特半導(dǎo)體薄膜技術(shù)的改進(jìn)，有機(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD）技術(shù)取得了很大的進(jìn)展，用該方法制造的LED，不僅發(fā)光強(qiáng)度有了顯著提高，并且增加了顏色的變化范圍，改變了LED僅有紅色系列的局面，為L(zhǎng)ED在各個(gè)領(lǐng)域中的進(jìn)一步發(fā)展消除了一大障礙。
由于LED的光效提高到與白熾燈相近，并且增加了顏色的變化范圍，使其具有了成為信號(hào)燈光源的基礎(chǔ)，而其響應(yīng)時(shí)間短、發(fā)熱低、能耗低以及壽命長(zhǎng)、維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)勢(shì)，馬上使LED在信號(hào)燈中有了大量應(yīng)用。隨著光學(xué)設(shè)計(jì)的不斷改善，加上LED光效不斷提高，信號(hào)燈需要使用的LED管數(shù)也從一開始的四、五百只降到現(xiàn)在的一百來(lái)只，甚至幾十只。
近年來(lái)，隨著大功率led封裝技術(shù)的發(fā)展，減少LED結(jié)點(diǎn)與插腳間的熱阻抗，把封裝外殼做成扁平，從而通過(guò)縮短結(jié)點(diǎn)與插腳之間的距離，來(lái)縮短傳輸?shù)木嚯x。同時(shí)，引線支架的直徑更大，引腳增大，并使用熱傳導(dǎo)性能較好的材料制作，能使熱量更快地散發(fā)出來(lái)，使用能耐高溫的環(huán)氧樹脂，解決了高溫和散熱問題，因此可以利用大芯片進(jìn)行封裝，致使其工作電流可由一般的20mA增大到 350mA、700mA甚至1000mA，其功率可以達(dá)1W、3W、甚至5W。這種封裝結(jié)構(gòu)的輻射形視角很寬，不象一般LED需對(duì)由基片出射的大部分改變方向，因此該LED的光學(xué)效率也較高。因此信號(hào)燈使用的LED管數(shù)只需十幾只，甚至幾只。
2、 一般LED與大功率LED在信號(hào)燈中應(yīng)用對(duì)照
① 使用材料不同：一般使用環(huán)氧樹脂作為安裝板，而大功率LED需要使用鋁基線路板（MCPCB）；
② 生產(chǎn)工藝不同：一般LED使用波峰焊機(jī)或手工焊均可，而大功率LED需要使用貼片焊機(jī)；
③ 配套的電子元件不同：因?yàn)楹附庸に嚥煌?，因此與一般LED配套的電子元件也是需要使用波峰焊機(jī)或手工焊的一般元件，而與大功率LED配套的電子元件都需使用貼片元件；
④ 自動(dòng)化程度不一樣：由于生產(chǎn)工藝不一樣，貼片式生產(chǎn)的自動(dòng)化程度高，可以使用流水化生產(chǎn)線，而一般LED和一般元件由于外觀、結(jié)構(gòu)差異較遠(yuǎn)，因此有相當(dāng)一部分工作如插管等都需手工完成，這樣導(dǎo)致兩者加工所需的工時(shí)也不一樣。
⑤ 加工性能保障不一樣：由于靜電防護(hù)等措施是影響LED使用壽命的重要因素，而一般led生產(chǎn)的自動(dòng)化程度不高，因此靜電防護(hù)等措施比較難以實(shí)施，因此大功率LED的生產(chǎn)工藝比較容易保證LED的完好性能。
⑥ 集成化程度不一樣：由于大功率LED采用貼片式工藝，因此其電子元件可以高度集成化，可以把燈板和電源等都做得很少，而一般LED及其配套元件難以實(shí)現(xiàn)。
⑦ 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求不同：因一般LED功率小，單個(gè)LED發(fā)熱低（當(dāng)然這些LED承受發(fā)熱的能力也低，散熱效果也差），而其分布在整個(gè)發(fā)光面內(nèi)，因此對(duì)其散熱方面的改善措施難以實(shí)施，而大功率LED相對(duì)集中，又是使用貼片工藝安裝在鋁基板上，因此可以容易設(shè)計(jì)一些散熱器，把該燈板直接安裝在上面以改善其散熱效果；
⑧ 配光設(shè)計(jì)要求不一樣：一般LED因?yàn)槭褂玫墓軘?shù)多，均勻分布在整個(gè)發(fā)光區(qū)域內(nèi)，因此配
