開個(gè)手工作坊的LED燈具廠，需要哪些設(shè)備？【sp500】
LED我做了一年多,驅(qū)動(dòng)方面不難,網(wǎng)上資料也很多,你可以看看。我覺(jué)得對(duì)LED本身的了解更為重要,只有摸清了它的脾氣,才能設(shè)計(jì)出好的驅(qū)動(dòng)來(lái)。前段時(shí)間去上海參加了國(guó)際LED技術(shù)展,頗有收獲,把LED原理方面的最新資料整理如下,但是貼不上圖,希望對(duì)你有所幫助:
1、LED發(fā)光機(jī)理
PN結(jié)的端電壓構(gòu)成一定勢(shì)壘,當(dāng)加正向偏置電壓時(shí)勢(shì)壘下降,P區(qū)和N區(qū)的多數(shù)載流子向?qū)Ψ綌U(kuò)散。由于電子遷移率比空穴遷移率大得多,所以會(huì)出現(xiàn)大量電子向P區(qū)擴(kuò)散,構(gòu)成對(duì)P區(qū)少數(shù)載流子的注入。這些電子與價(jià)帶上的空穴復(fù)合,復(fù)合時(shí)得到的能量以光能的形式釋放出去。這就是PN結(jié)發(fā)光的原理。
2、LED發(fā)光效率
一般稱為組件的外部量子效率,其為組件的內(nèi)部量子效率與組件的取出效率的乘積。所謂組件的內(nèi)部量子效率,其實(shí)就是組件本身的電光轉(zhuǎn)換效率,主要與組件本身的特性(如組件材料的能帶、缺陷、雜質(zhì))、組件的壘晶組成及結(jié)構(gòu)等相關(guān)。而組件的取出效率則指的是組件內(nèi)部產(chǎn)生的光子,在經(jīng)過(guò)組件本身的吸收、折射、反射后,實(shí)際在組件外部可測(cè)量到的光子數(shù)目。因此,關(guān)于取出效率的因素包括了組件材料本身的吸收、組件的幾何結(jié)構(gòu)、組件及封裝材料的折射率差及組件結(jié)構(gòu)的散射特性等。而組件的內(nèi)部量子效率與組件的取出效率的乘積,就是整個(gè)組件的發(fā)光效果,也就是組件的外部量子效率。早期組件發(fā)展集中在提高其內(nèi)部量子效率,主要方法是通過(guò)提高壘晶的質(zhì)量及改變壘晶的結(jié)構(gòu),使電能不易轉(zhuǎn)換成熱能,進(jìn)而間接提高LED的發(fā)光效率,從而可獲得70%左右的理論內(nèi)部量子效率,但是這樣的內(nèi)部量子效率幾乎已經(jīng)接近理論上的極限。在這樣的狀況下,光靠提高組件的內(nèi)部量子效率是不可能提高組件的總光量的,因此提高組件的取出效率便成為重要的研究課題。目前的方法主要是:晶粒外型的改變——TIP結(jié)構(gòu),表面粗化技術(shù)。
3、LED電氣特性:電流控制型器件,負(fù)載特性類似PN結(jié)的UI曲線,正向?qū)妷旱臉O小變化會(huì)引起正向電流的很大變化(指數(shù)級(jí)別),反向漏電流很小,有反向擊穿電壓。在實(shí)際使用中,應(yīng)選擇。LED正向電壓隨溫度升高而變小,具有負(fù)溫度系數(shù)。LED消耗功率,一部分轉(zhuǎn)化為光能,這是我們需要的。剩下的就轉(zhuǎn)化為熱能,使結(jié)溫升高。散發(fā)的熱量(功率)可表示為 。
4、LED光學(xué)特性:LED提供的是半寬度很大的單色光,由于半導(dǎo)體的能隙隨溫度的上升而減小,因此它所發(fā)射的峰值波長(zhǎng)隨溫度的上升而增長(zhǎng),即光譜紅移,溫度系數(shù)為+2~3A/ 。LED發(fā)光亮度L與正向電流 近似成比例:,K為比例系數(shù)。電流增大,發(fā)光亮度也近似增大。另外發(fā)光亮度也與環(huán)境溫度有關(guān),環(huán)境溫度高時(shí),復(fù)合效率下降,發(fā)光強(qiáng)度減小。
5、LED熱學(xué)特性:小電流下,LED溫升不明顯。若環(huán)境溫度較高,LED的主波長(zhǎng)就會(huì)紅移,亮度會(huì)下降,發(fā)光均勻性、一致性變差。尤其點(diǎn)陣、大顯示屏的溫升對(duì)LED的可靠性、穩(wěn)定性影響更為顯著。所以散熱設(shè)計(jì)很關(guān)鍵。
6、LED壽命:LED的長(zhǎng)時(shí)間工作會(huì)光衰引起老化,尤其對(duì)大功率LED來(lái)說(shuō),光衰問(wèn)題更加嚴(yán)重。在衡量LED的壽命時(shí),僅僅以燈的損壞來(lái)作為L(zhǎng)ED壽命的終點(diǎn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,應(yīng)該以LED的光衰減百分比來(lái)規(guī)定LED的壽命,比如35%,這樣更有意義。
7、大功率LED封裝:主要考慮散熱和出光。散熱方面,用銅基熱襯,再連接到鋁基散熱器上,晶粒與熱襯之間以錫片焊作為連接,這種散熱方式效果較好,性價(jià)比較高。出光方面,采用芯片倒裝技術(shù),并在底面和側(cè)面增加反射面反射出浪費(fèi)的光能,這樣可以獲得更多的有消出光。
8、白光LED:類自然光譜白光LED主要有三種:第一種是比較成熟且已商業(yè)化的藍(lán)光芯片+黃色熒光粉來(lái)獲得白光,這種白光成本最低,但是藍(lán)光晶粒發(fā)光波長(zhǎng)的偏移、強(qiáng)度的變化及熒光粉涂布厚度的改變均會(huì)影響白光的均勻度,而且光譜呈帶狀較窄,色彩不全,色溫偏高,顯色性偏低,燈光對(duì)眼睛不柔和不協(xié)調(diào)。人眼經(jīng)過(guò)進(jìn)化最適應(yīng)的是太陽(yáng)光,白熾燈的連續(xù)光譜是最好的,色溫為2500K,顯色指數(shù)為100。所以這種白光還需要改進(jìn),比如加多發(fā)光過(guò)程來(lái)改善光譜,使之連續(xù)且足夠?qū)挕５诙N是紫外光或紫光芯片+紅、藍(lán)、綠三基色熒光粉來(lái)獲得白光,發(fā)光原理類似于日光燈,該方法顯色性更好,而且UV-LED不參與白光的配色,所以UV-LED波長(zhǎng)與強(qiáng)度的波動(dòng)對(duì)于配出的白光而言不會(huì)特別地敏感,并可由各色熒光粉的選擇和配比,調(diào)制出可接受色溫及演色性的白光。但同樣存在所用熒光粉有效轉(zhuǎn)化效率低,尤其是紅色熒光粉的效率需要大幅度提高的問(wèn)題。這類熒光粉發(fā)光穩(wěn)定性差、光衰較大、配合熒光粉紫外光波長(zhǎng)的選擇、UV-LED制作的難度及抗UV封裝材料的開發(fā)也是需要克服的困難。第三種是利用三基色原理將RGB三種超高亮度L
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