LED产品设计技术探讨.ppt

LED照明产品及设计技术探讨,技术总监,探讨的主题,LED灯具的散热设计LED灯具的配光及布灯设计LED灯具的防爆结构设计,第一部分LED灯具的散热设计,LED在使用过程中光输出会逐渐发生不可逆转的衰减，这种现象被称为“光衰”，其原因为LED芯片的发光效率降低或者LED封装的介质老化导致输出的光量降低。试验证明影响光衰的最关键因素为：散热。在这一部分我着重跟大家讨论以下2个问题：1、LED热过载后会有什么结果？2、旗升电气如何处理LED散热？,1、热过载故障由于LED封装中的各个元器件拥有不同的热膨胀系数，因此当内部温度超过最大额定值时，则可能导致封装LED芯片耐温材料过快的发生老化。现在我们LED采用的封装材料一般为矽树脂，而传统得LED的封装则采用环氧树脂。2、热过载导致连线故障LED封装在为工作时可承受1,000次以上从40到120的温度变化。这个温度范围包括了自身发热的工作温度范围40到90，并与其大致接近。但是，过高过低的温度会加快LED的损坏。热过载导致的最常见故障类型是金丝断裂。注意：虽然金丝断裂是LED的正常老化机制，但是，热过载会加速故障发生的速度，其导致最常见的故障为焊点脱落。虽然金丝断裂故障很少发生，但其不可忽视。,LED热过载故障-I,3、热过载导致分层过高的工作温度会导致LED芯片和封胶之间出现分层，从而在LED中会形成狭窄的晶片-空气-矽树脂介面。这个问题通常不会导致LED永久失效，但是它将直接影响光输出，从而导致发生永久性的衰减。4、热过载导致镜片黄化如果长时间工作在过高的温度下，则可导致镜片变黄，虽然这也不会对LED造成致命影响，但它仍然会使LED光输出衰减。5、热过载导致内部锡焊点分离如果LED内部温度过高，则会导致LED晶片与铜导热板之间的锡焊发生回焊，这种情况一旦发生，则LED将很快被烧坏。,LED热过载故障-II,图1,旗升电气LED灯具散热的秘诀：1、LED采用回流焊技术紧密地贴在铝基板上，保证良好的导热。（图1）2、LED光源组件整体安装在壳体上。（图2）3、独特设计的驱动电源、光源分腔设计，同时保证各自良好的散热。4、独特设计的导风槽以及散热筋结构。（图3）5、采用成熟的大功率1W高光通量芯片（单瓦光通100lm），而不是3W芯片（光通量160lm）。6、我们试验证明，如果驱动电流在350mA，并且结合点温度保持在90或该温度之下，则LED在60000小时后的平均流明维持率可以达到75%。人的肉眼无法察觉到轻微的光通变化，只有这种变化幅度达到50%左右的时候，人们才能注意到。（图4）,旗升电气如何处理LED热过载,图2,图3,图4,第二部分LED灯具的配光及布灯,灯具作为照明单位器件，从功能方面可划分为机械结构及安装系统、电器及照明控制系统和光学照明系统，这三者相互作用，相互依赖，相互交融组成一个完整的灯具。其中灯具光学照明系统是实现灯具照明功能的终端执行部件。灯具是光源、灯罩和相应附件组成的总体。灯具的光照主要特性，一是配光性能；二是灯具效率；三是防止眩光特性。灯具的主要作用是让光依需要按一定的规律分配。光源在灯具内发光后总会损失一部分光，灯具发出的光通量与光源光通量之比称为灯具效率，灯具效率高意味着光在灯具内的损失少，发出光多，意味着节能。为了提高灯具效率，灯具光学系统设计就显得非常重要。旗升电气如何精确控制灯具的配光？1、专业化的配光软件。2、过硬的工艺控制能力。,1、灯具设计过程中，利用专业化的配光设计软件-ASAP进行理论模拟，精确控制灯具的光线，实现最大限度的减少光污染。（图5）2、工程布灯设计过程中，利用专业的布灯设计软件-DIALUX进行合理化布灯，最大化的减少盲目性。（图6）,专业化的配光及布灯软件,图5,图6,一款好的灯具配光设计完成后，没有过硬的工艺配合也是徒劳无功的。旗升电气通过选用特种工艺及材料保证灯具配光的设计生产一致性。1、灯具的反射面选用高反射比（达到99%）的真空镀膜技术。2、灯具上的透光罩选用透射比高（达到87%）的材料，以提高灯具的效率。,过硬的工艺控制能力,图7,图8,第三部分LED灯具的防爆,随着石油、化工、煤矿等工业的发展，防止爆炸性事故的发生，越来越引起人们的重视，但是在生产过程中又难免会产生爆炸性物质的泄漏，形成爆炸性气体危险场所。据资料介绍，煤矿井下约有2/3场所，石油开采和精炼厂约有60%-80%场所为爆炸性危险场所，所以使用在这些场所的电气设备都必须采取防爆措施，才能避免成为危险点燃源。接下来，我分3个部分进行探讨：1、电器防爆原理。2、防爆的常见形式。3、旗升电气如何做到较高防爆等级的？,从爆炸的三个条件（爆炸三要素：易燃易爆物质，浓度达到爆炸极限，点燃源）可知，可燃性物质和助燃性物质是由环境条件决定的。但是，电气设备按防爆原理，经过精心设计和制造是可以使引爆源的能量降低，而不产生爆炸危险。现就设计、制造防爆电气设备所遵循的原理作一简单的介绍。1）间隙隔爆原理大量试验研究证明，具有一定结构间隙的壳体，可冷却火焰，降低火焰的传播速度，或加速链的终止。隔爆型电气设备就是利用这一原理设计和制造的。结构间隙可以是平面法兰结合面，圆筒结合面，也可是曲路、螺纹、游动结合面。此外，微孔、网罩、迭片、充砂等结构也是利用间隙隔爆原理设计和制造的。,电器防爆原理-I,2）不引爆原理限制燃烧、爆炸的条件，采取不允许爆炸性混合物与火源、热源接触措施，就可有效地防止燃烧和爆炸。正压型、充油型防爆电气设备就是应用这一原理设计制造的。3）减少能量原理采取适当的安全措施，最大限度地使电气设备不产生火花、电弧或危险温度，如增安型防爆电气设备就是应用这一原理设计制造的。还可以在电路系统中采取有效的保护措施，使电气设备产生的火花和温度不能点燃爆炸性混合物，这也属于减少能量原理范畴。4）其它防爆原理除上述三种防爆原理外，还有一些防爆原理。如利用爆炸性混合物的延滞特性，在事故发生前面预先报警或切断电源。,电器防爆原理-II,1）、隔爆型电气设备：定义：具有隔爆外壳的电气设备。注：隔爆外壳是指能承受内部爆炸性气体混合物的爆炸压力，并阻止内部的爆炸向外壳周围爆炸性混合物传播的电气设备外壳。防爆原理：使爆炸限制在隔爆壳体内。作用：承受爆炸压力；使往外窜的热量经过隔爆面达到安全程度。防爆三要素是指：隔爆结合面的间隙W（标准：W0.15mm）隔爆结合面的长度L及有效长度L1（标准：L12.5mm或25mm；L18mm或9mm）。隔爆结合面的光洁度（标准：不低于6.3）隔爆结合面的型式：平面、圆筒、止口、曲路、螺纹。,常见的防爆形式-I,2）、增安型电气设备：定义：在正常运行条件下不会产生电弧、电火花或可能点燃爆炸性混合物的高温的设备结构上，采取措施提高安全程度，以避免在正常和认可的过载条件下出现这些现象的电气设备。防爆原理：使其本身不产生火花。注：只有在正常运行条件下不会产生火花、电弧或危险温度，其额定电压不高于11千伏的电气设备