模组化LED发展新趋势

1、LED模组化一一LED发展新趋势 时间：2012-07-31 浏览 次 【字体：大 中小我来说两句1182提要：照明是人类基本需求，照明也代表经 济活动的高低。近年来由于全球经济增长，持续的城市化，非市区电力网的扩大建设等因素，带动了一般建筑物与制造 业建厂增加，都使得照明需求快速增长，耗用能源也持续增长。LED乍为一种全新的光源，正越来越多地被融入到人们 的生活当中，它的发展脱离不了人们对照明的需求。相比于传统光源（比如荧光灯和白炽灯），LED在接近于理论转换效 率时，要比传统光源的光效高出5-20倍。即使是现阶段的量产光效，其水平也在 2-15倍之间，同时结合到其指向性的 优点，此差距将会

2、更大。由于发光原理的改变，其寿命也会比传统光源高出很多。此外，由于LED还具备对健康和环境 无危害等一系列的优点，其在现阶段已被公认为是下一代最为合适的光源。然而，LED照明灯具至今不能被大量推广应 用，不能进入千家万户，其主要原因是 LED照明灯具价格居高不下，如何降低 LED照明灯具的价格，市场和经验告诉我 们-LED模组化。 LED模组化发展模式：（1）光源模组化，（2）器件+PCB板集成化，（3）光源和电源集成化，（4）光源，电源，散热，光 学集成化，（5）连接端口，底座标准化。 作为LED垂直整合企业，真明丽集团独创 LMDM照明整合服务计划，为客户提供客制化的照明解决方案，并在各个

3、产品 的开发阶段协助客户解决光，热，电，机等四个关键上的技术困难。 Lighting LMDM 1 Module Design k2 Manufacture 本文主要从LED光源模组，标准接口，散热设计等方面予以阐述。 一.光源模组 此项包括COB和光源器件+PCB两种模式。见下图 一.光源模组 此项包括COB和光源器件+PCE两种模式。见下图 1.C0B封装 COE封装即chip On board，就是将裸芯片用导电或非导电胶粘附在互连 基板上，然后进行引线键合实现其电连接（覆 晶方式无需引线键合），即LED芯片和基板集成技术。 针对COB封装目前可分为两大类：（1）低热阻封装工艺；（2）高

4、可靠性封装工艺。 （1）低热阻封装工艺 低热阻COB封装目前分为铝基板COB铜基板COB陶瓷基板COB 键合线 LED五片 荧张胶 r一围墙胶 幻0-线路屋 4、绝缘层 j铝基板 血铝基扳?0丑结徇示意图 救装胶 键合线 -Hh-. 铜片（线路） PPA 铜棊根 O片 /封装胶 /键含线 c.陶瓷基板COE结枸示童图 b.铜基板COB结构示意图 -H- ul 心片 /围墙胶 线路层 陶瓷基板 实物图见下图: J -亠- 弹 * / f f 铝基板COB 铜基板COB 陶瓷基板COB 铝基板COB由于其基板的低成本，所以封装出来的 COB光源具有超高的性价比，另外，光效最高可做到 130LM/W

5、基于以 上等优点广泛应用与LED球泡灯，LED筒灯等灯具上，但是由于铝基板导热系数的限制（目前常规基板导热系数在 1-2W/m.K），适宜做 5-10W COB光源。 铜基板COB由于芯片直接固定在铜上面，铜的导热系数在 380W/m.K导热效果好，可以封装20-50W的COB另外光效 可达130LM/W目前广泛应用与LED投射灯，LED路灯等灯具上，但是为防止局部过热，一般封装20-50W左右COB光源。 陶瓷基板COB陶瓷目前是公认最适合做LED封装基板的材料，以其优良的导热性能，优良的绝缘性能，热形变小等优 点广泛应用与高档次，高可靠性 LED灯具中，目前可封装10-50W CO胱源，但

6、是由于其基板 照明和高可靠性要求的照 明领域。LED价格较贵，一般用于高端 二种基to COB性价比对比 类别 光效 毎IQQQUI光源戒本 CRID/1000LM) 适用灯具 铝基板CQD 30LO 5-10W 8 LED球泡灯，LEE简灯寻 薩板COB 賞 OLE 2C-5CJW 10 LED投射灯-LID路灯尊 陶瓷基板 oom 12OJI/W 2C-50W 15 LEC向灯.LEP投射灯，LEE諂灯等 三种基板COB优缺点对比 类别 优点 it用场台 铝基板DDb 1+性侑H高1 2.高光迪; $生产效率高； 1 巒昕导热系数低， 迢合做中彳切辜如尙 2绝缘效果校差； LED筒灯 樋基

7、楓COE- L性价比高； 高光如 乳可他玄期率隼感 1 热昌集中、不插散找； 去绝缘變果较羞； LED投射灯， LED路灯 陶険基腹cub 1”高可龛性； 2.高光通量f 3绝编眩睪奸1 4.生产玻率高1 L易辞； 2.恥本坟髙； 高托LED筒灯， 询投射灯, (2)高可靠性封装工艺 目前针对一些特殊场合的照明，对 LED灯具的可靠性要求特别高，比如说LED路灯，LED隧道灯，LED防爆灯，LED矿灯 等，由此对LED光源的可靠性要求也非常高。 作为LED封装影响可靠性的前三大影响(热影响、静电影响、湿气影响)之一的热影响，是造成LED衰减的一个重要原 因。以LED芯片适用的Arrhenius

8、模型来看，LED的结温每增加10C, LED自身的寿命将随之减少1半。 P=P0exp(- B t) P0-初始光功率，B -衰减系数，t-LED老化时间 B B Olfexp (-Ea/kTj ) B 0-常数，k-波尔兹曼常数，Tj-芯片的节温，Ea-活化能 由于陶瓷基板具有很高的导热系数和绝缘性能，可解决热影响和静电影响，另外陶瓷基板和硅胶具有很好的结合性能， 可解决湿气影响，另外采用覆晶工艺除去金线进一步大幅度的提高了整个光源组件的可靠性，采用COE封装提高了光源 组件的性价比，因此，采用陶瓷基板 COB外加覆晶工艺可满足高要求的LED应用领 域。. J曲装胶七亠一倔墻胶 陶瓷总板CO

9、B削畫品工莒绘构示壹阳 2 .光源器件+PCB 灯具制造厂商制造流程。LED形成的光源模组，旨在推进光源模组标准化，方便 +PCB光源器件. 7 a3014-PCB b,5630-PCB 以上仅以3014和5630加以说明，还有仿流明，陶瓷3535, 3528等光源器件+PCB的模式，应用与LED射灯，LED路灯， LED日光灯管，LED球泡灯，LED筒灯等，极大地方便LED灯具制造商。 由以上可以看出采用COE光源有着诸多的好处，低热阻，高可靠性，高性价比，是 LED照明普及的必经之路。另外，LED 器件+PCB的模式极大地方便了 LED灯具制造厂商，简化了作业流程，标准化更进一步。 二.标

10、准接口 目前LED照明灯具蓬勃发展，特别是室内LED灯具几乎每天都有新的公司加入，新的灯具诞生。故LED室内灯具市场是 五花八门，各行其道，这样一来给室内 LED灯具的标准化生产及推广带来了很大的不便。为此，LED接口标准化势在必 行。在此主要介绍为光源产品提供标准接口。 光源组件标准接口包括：(1) COB标准接口； (2)光源器件+PCB标准接口。 标准接口 COB )1(. 在此以陶瓷COB为例加以说明。目前在实际使用的陶瓷 COB产品中，由于陶瓷基板具有很好的导热性能，在实际焊线过 程中较为困难；另一方面，由于陶瓷具有易碎的特性，因此，为陶瓷COBff发一款集压紧与引出导线的灯座为首选

11、。 灯座图片 COB灯座+散热器图片 通过加灯座，一方面起到固定陶瓷 COB勺作用，另一方面起到电气连接的作用 (2) 光源器件+PCB标准接口 PCB 板上加上连接器，这样以来省去了手工焊接，缩短了安装时间，另外维护更简单。 PCB丰光洱吾件+连接壽區 在. 连接器接线示意塞 三散热设计 目前LED功率约70%-80噸换成热的形式，因此，LED应用散热设计，如何将LED组件温度降到最低，一直都是应用端需 考虑的重点项目。 对于LED而言，选择适合的操作环境，并快速地将 LED点亮后产生的热量导出可维持 LED原有的寿命和性能，其导热途 径主要为以下四项： （1）由发热体（LED组件）至散热器

12、； （2）散热器热传导； （3）通过对流将热散逸到空气中； 透过表面热辐射将热移除; )4 (. LED组件 空气 散热器 路径（1）: LED组件和散热器的接触面并非完美平整光滑，无法完全贴合，若无完全接触，会因间隙中空气的高热阻， 导致传热效果下降。因此要快速将 LED组件的热导出，其一关键结构在 LED与散热器之间能否紧密的结合。简单有效的 做法，建议在LED组件与散热器的接触表面，均匀涂布适量的导热膏以填补接触面之间的间隙，并利用螺丝加强二者之 间的附着力，加强导热效果。 建议使用寻霖冒特性表 特性 范围 单位 寻热率K值） 3.0 导热盲徐抹厚度 6 1 路径（2）:散热器本身会根据

13、时间的不同，于不同的位置造成温度差。其总导热量为（Q,即某段时间内散热机构所 可以导出的总热量，是由 （1）发热体与散热器两端的温）差（厶T = Tj-Th ）； （2）散热器的导热系数（K）; （3）热传总面积（A）; ）;L热传的直线距离（ 所组成的。其散热公式为： 在LED散热设计时，Tj有最高限制，由提高散热系数，增加散热面积(鳍片数量)，或缩短热传的直线距离，皆可提高 散热机构单位时间的导热量。其中金属材料的高导热性和高性价比为首要选择。 常见材底寻热系数一览表 材质 商品代号 导热系数K (W/m. K) 铜 Copper 391 红铜 Cl 100 304 铝 Aluminum

14、230 铝镁合全 5000系列 225 铝合金 ADC-12 96.2 讯呂 gnesiuin 15& 空气 Air 0.024 逬热器忌亶面积设计建议 20mm I 瓦数 总表面积 切） 鳍片设廿J 鳍片厚度 鳍片间距 150-250 15W 900-1000 24W 2000-2200 50W 7000-7300 15200-15800 路径（3）:热散逸机制包含热对流与热辐射。无论对流或者辐射，其成效与散热器的表面积皆成正比关系，若散热器的 总表面积越大，则散热效果越佳。散热鳍片越多，可增加总表面积；但在限制的体积内，设计过多数量的鳍片，反而抑 制了对流的效果。现在有许多热设计，利用外部风扇强制对流，达到将热强制移除的效果，但此设计牵制到噪音，电路 等限制问题，在此不多加赘述。 路径（4）；相对于未处理的散热器，在散热器表面覆盖一层高辐射率材料（辐射率与等于1），如陶瓷或深色皮膜等，加 强表面热辐射效果。一般常见的表面阳极处理，或表面蚀刻，都是提高热辐射能力的方法。 散热器设计重点： （1）LED组件和散热器之间的紧密度及接触面的平整度； （2）散热器