摘要：led光源壽命可達十萬小時，這是大家一直所強調的優(yōu)點，但目前大量的信息反饋表明眾廠家認為的所謂的長壽命led竟遇到嚴峻的挑戰(zhàn), 許多工程個案無法看到此項優(yōu)點，反而給使用者看到的是光衰嚴重且壽命短，使用壽命不足幾千小時，距廠家宣傳的十萬小時相差甚遠。這就是大家在使用時忽略了led本身電特性的影響。尤其是我國交通信號燈大量使用的led光源,就出現(xiàn)了大量故障的現(xiàn)象。LED應用廠家不得不重新面對這一現(xiàn)象。本文就高功率LED應用中的主要問題，介紹了減少光衰、解決散熱、LED防水應用、定電流驅動技術。
高功率、高亮度LED具有非常廣泛的用途，熱點應用主要包括以下幾個主要方面：
1、大、中、小屏幕顯示器：各種廣告牌、體育記分牌、金融和交通指示牌等。
2、汽車用燈：包含汽車內部的儀表板、音響指示燈、開關的背光源、閱讀燈和外部的剎車燈、尾燈、側燈、頭燈等均在逐步采用led顯示。
3、背光源：主要是液晶LCD顯示器上用的背光源。
4、交通信號燈：主要用超高亮度紅、綠、黃色LED。
5、景觀照明、裝飾燈及各種專用顯示器5、白光照明
但目前應用中許多工程個案卻無法看到此項優(yōu)點，反而給使用者看到的是光衰嚴重且壽命短，根本用不到一萬小時就壞了。通常在LED、led顯示屏等應用領域里，往往只強調led發(fā)光強度，沒有從LED 的物理特性方面入手解決影響LED光衰現(xiàn)象和最佳工作電壓電流的問題。
為了追求亮度，人們往往不顧LED的起始燃點電壓和正常工作電壓，LED則處于極限狀態(tài)下工作，其結果是：
1、影響LED 的壽命；
2、能耗高；
3、對于串、并聯(lián)結構中使用的LED 不能分給最佳的工作電壓；
4、由于LED器件起始燃點電壓的離散性，在應用中很難做到精細調整其工作電壓。其實從LED被大量使用在照明應用時，大家所使用的LED是電子工業(yè)界最常使用在指示功能的3mm - 5mm LED，利用簡單的電子電路加大電流即可增加其發(fā)光強度，但是LED只獲得了短暫的高亮度卻失去了LED應有的壽命。真正要將LED應用在照明上，LED的本身品質及控制電路都相當重要。
「品能光電」了解到照明應用的所有需求，因此我們慎選LED且堅持不使用3mm - 5mm LED作為照明設備光源，我們使用LUMILEDS超高亮度LED （Superflux系列及Luxeon系列），不論是光輸出及壽命均是傳統(tǒng)LED無一能比的。
一、LED的光衰
流明維持率：
圖1：不同種類光源的流明維持率
如圖1所示：超高亮度LED具有優(yōu)秀的流明維持率。
傳統(tǒng)的白熾燈壽命不到兩千小時。
5 mm LED在2,000小時時光衰20%以上，到6,000小時時光衰達到50%，到10,000小時的時候光衰達到70%，基本上已經(jīng)不會看到光了。
超高亮度 LED卻可以在10,000小時時光衰10%（流明維持率90%以上）。50,000小時光衰30% （流明維持率70%以上） 。
二、LED的散熱
led發(fā)光是靠電子在能帶間躍遷產生光，其光譜中不包含紅外部分，LED的熱量不能靠輻射散出，因此LED是“冷”光源。目前LED的發(fā)光效率僅能達到10%--20%，也就是說，還有80%--90%的能量轉換成了熱能，如果led芯片的熱量不能散出去，會加速芯片的老化，還可能導致焊錫的融化，使芯片失效。所以芯片的溫度不能超過125C。led芯片的溫度Tj可由下式求出：
Tj =Ta + Qja*P
式中，Ta為環(huán)境溫度，P為LED的功率（瓦）；Qja為芯片和環(huán)境之間的熱阻，其單位為度／瓦。顯然，要想有效地降低芯片的溫度，就必須盡可能減少熱阻Qja 。因此為了保證LED的壽命，散熱成了大功率led應用的一個關鍵因素。LUMILEDS FLIP-CHIP 提高了內量子的效率，從而增加了芯片的發(fā)光效率，從根本上減少了熱量的產生。此外通過改進LED的封裝結構，使熱量更容易散出來。
a. 用倒裝焊的結構，利用硅片來散熱
b. 用極薄的導熱膠將GaN芯片粘在方型的鋁熱沉上，與5mm的LED僅靠碗狀模具散熱相比，更有利于熱量的傳輸。
c. 使用中將封裝好的LED固定在合適的散熱板上。
1、LED芯片結構比較
材料都長在不導電的二氧化硅基板上，因而P、N型電極必須制作在同一面（圖2），如此一來，電極墊（bonding pad）會遮住約1/4的光，對發(fā)光效率產生不利的影響。
采用覆晶式（倒裝焊）的封裝方法（圖3）：
一來可以避開電極墊遮光的效應，二來可將往下的光線借由反射鏡的幫助將光引導向上，可增加1.6倍的發(fā)光效果。同時這種封裝結構可較大的改善二氧化硅基板散熱不佳的問題；除此之外，底座的硅片可導電，因此也解決了防靜電的問題。
2、led封裝結構比較
圖7：品能光電的防水DRIVER
