摘要：led光源壽命可達(dá)十萬(wàn)小時(shí)，這是大家一直所強(qiáng)調(diào)的優(yōu)點(diǎn)，但目前大量的信息反饋表明眾廠家認(rèn)為的所謂的長(zhǎng)壽命led竟遇到嚴(yán)峻的挑戰(zhàn), 許多工程個(gè)案無(wú)法看到此項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，反而給使用者看到的是光衰嚴(yán)重且壽命短，使用壽命不足幾千小時(shí)，距廠家宣傳的十萬(wàn)小時(shí)相差甚遠(yuǎn)。這就是大家在使用時(shí)忽略了led本身電特性的影響。尤其是我國(guó)交通信號(hào)燈大量使用的led光源,就出現(xiàn)了大量故障的現(xiàn)象。LED應(yīng)用廠家不得不重新面對(duì)這一現(xiàn)象。本文就高功率LED應(yīng)用中的主要問(wèn)題，介紹了減少光衰、解決散熱、LED防水應(yīng)用、定電流驅(qū)動(dòng)技術(shù)。

高功率、高亮度LED具有非常廣泛的用途，熱點(diǎn)應(yīng)用主要包括以下幾個(gè)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(nèi)部的儀表板、音響指示燈、開關(guān)的背光源、閱讀燈和外部的剎車燈、尾燈、側(cè)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(hào)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(yīng)用中許多工程個(gè)案卻無(wú)法看到此項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，反而給使用者看到的是光衰嚴(yán)重且壽命短，根本用不到一萬(wàn)小時(shí)就壞了。通常在LED、led顯示屏等應(yīng)用領(lǐng)域里，往往只強(qiáng)調(diào)led發(fā)光強(qiáng)度，沒(méi)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(wèn)題。

    為了追求亮度，人們往往不顧LED的起始燃點(diǎn)電壓和正常工作電壓，LED則處于極限狀態(tài)下工作，其結(jié)果是：
1、影響LED 的壽命；
2、能耗高；
3、對(duì)于串、并聯(lián)結(jié)構(gòu)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(diǎn)電壓的離散性，在應(yīng)用中很難做到精細(xì)調(diào)整其工作電壓。其實(shí)從LED被大量使用在照明應(yīng)用時(shí)，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(jiǎn)單的電子電路加大電流即可增加其發(fā)光強(qiáng)度，但是LED只獲得了短暫的高亮度卻失去了LED應(yīng)有的壽命。真正要將LED應(yīng)用在照明上，LED的本身品質(zhì)及控制電路都相當(dāng)重要。

「品能光電」了解到照明應(yīng)用的所有需求，因此我們慎選LED且堅(jiān)持不使用3mm - 5mm LED作為照明設(shè)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(wú)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(shí)。

5 mm LED在2,000小時(shí)時(shí)光衰20%以上，到6,000小時(shí)時(shí)光衰達(dá)到50%，到10,000小時(shí)的時(shí)候光衰達(dá)到70%，基本上已經(jīng)不會(huì)看到光了。

超高亮度 LED卻可以在10,000小時(shí)時(shí)光衰10%（流明維持率90%以上）。50,000小時(shí)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(chǎn)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(dá)到10%--20%，也就是說(shuō)，還有80%--90%的能量轉(zhuǎn)換成了熱能，如果led芯片的熱量不能散出去，會(huì)加速芯片的老化，還可能導(dǎo)致焊錫的融化，使芯片失效。所以芯片的溫度不能超過(guò)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L(zhǎng)ED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(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵因素。LUMILEDS FLIP-CHIP 提高了內(nèi)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(chǎn)生。此外通過(guò)改進(jìn)LED的封裝結(jié)構(gòu)，使熱量更容易散出來(lái)。

a. 用倒裝焊的結(jié)構(gòu)，利用硅片來(lái)散熱
b. 用極薄的導(dǎo)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(jié)構(gòu)比較

材料都長(zhǎng)在不導(dǎo)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(lái)，電極墊（bonding pad）會(huì)遮住約1/4的光，對(duì)發(fā)光效率產(chǎn)生不利的影響。

采用覆晶式（倒裝焊）的封裝方法（圖3）：

   一來(lái)可以避開電極墊遮光的效應(yīng)，二來(lái)可將往下的光線借由反射鏡的幫助將光引導(dǎo)向上，可增加1.6倍的發(fā)光效果。同時(shí)這種封裝結(jié)構(gòu)可較大的改善二氧化硅基板散熱不佳的問(wèn)題；除此之外，底座的硅片可導(dǎo)電，因此也解決了防靜電的問(wèn)題。

2、led封裝結(jié)構(gòu)比較

圖7：品能光電的防水DRIVER