大功率白光LED路灯发光板设计和驱动技术

1、大功率白光led路灯发光板设计和驱动技术摘要：如何提高大功率白光led路灯发光板的光 转化率以及散热性能，关键就在于对led芯片进行扩充，通 过扩大芯片的面积，从而增加芯片的出光量。另外，扩大芯 片面积，并使用电极优化技术，是芯片表面的热流量平均分 布，从而让其工作更加稳定、有效率。本文主要从led路灯 发光板设计与驱动技术方面进行分析，为提高芯片的采光 率、白光质量以及散热技术等方面提供依据，并通过利用光 线归一化数学模型进行计算，得出led芯片间的最好距离， 最后通过对白光led路灯的驱动方案与技术进行比较，从而 为白光led最佳驱动提出几点科学的建议。关键词：大功率白光led,路灯发光板

2、，驱动，设计， 技术led 全称 light-emitting diode （发光二极管）,其构 成原理主要由铢（ga）与碑（as）、磷（p）的化合物构成， 它是一种半导体电子元件。早在上世纪六十年代已经开始出 现，经过多年的发展，led已经广泛应用到显示器、电视机 等家电产品当中。随着科学技术的不断发展，led灯在节能 和发光效率方面还会有更大的上升空间，从而有效节省社会 资源。相对于国外发达国家来讲，我国led照明起步较晚，但 由于不断向国外引进先进技术和经验，再加上国家的大力扶 持，我国led照明已经得到了很大的进步。下面本文主要对 大功率白光led路灯发光板设计与驱动技术进行简单介绍：

3、1.大功率白光led路灯发光板设计及其技术目前，蓝色led管芯上加以锂铝石榴石为主的荧光粉， 并通过蓝光led激发荧光粉从而发出黄光，黄光与蓝光混合 形成白光；将红绿蓝三种颜色的led混合形成白光；利用紫 外光led激发三基色荧光粉相混合形成白光；这三种技术是 白光led的主要技术之一。其中将红绿蓝三种颜色的led混合形成白光这种方法的 控制难度较高，若混合的方法稍有偏差便不能发出均匀的白 光；利用紫外光led激发三基色荧光粉相混合形成白光这种 方法由于具有紫外光成分，因此也具有一定的难度。针对这 种情况，本文主要选择第一种，即蓝色led管芯上加以锂铝 石榴石为主的荧光粉进行分析。由于大功率白

4、光led体型较小，随着科学技术的不断发 展，其电流变得越来越大，输入功率也会不断增大。然而， 功率的不断增大，对芯片的消耗也不断加重，温度也会不断 升高，从而反过来对led造成影响。当超过一定的温度之后, led的光电转化率会大幅度下降，led器件也会在过高的温 度下失去其功能。1. 1大功率led芯片光电转化功率合并热量均匀技术随着技术的不断发展，工作人员发现，通过对led芯片 面积进行扩充，有效提高led的输出功率，并提高发光量。 值得注意的是，led芯片面积的扩充有限，如一味对芯片面 积进行扩充，反而会出现光吸收比率加大，导致效率降低等 显现，并一定程度导致温度升高。为了对led芯片进行

5、优化，从而有效提高芯片的热学、 光学性能，设计人员除了可以对芯片面积进行扩大之外，还 可以对led±的电极结构进行优化，从而让芯片的电流平均 分布。换句话说，若led电流分布不均匀时，其芯片上的热 流密度分布也随之不均匀，并在芯片内部形成热斑，严重影 响了 led器件的质量和工作效率。关于芯片电极的优化，主要如图一所显示：从图一中可以得知，为了有效减少led芯片中电流的不 稳定分布，且其路径长度必须同等，长度对正负电极之间的 空间距离起着决定作用。根据上图所显示，(b)图中芯片电 极在经过优化之后，均匀性都要优于(a)。此外，对大芯片led,设计单独一个电极对电流的扩散 造成不利影响

6、，因此，现在几乎所有的大功率led多采用条 形交叉、梳妆条形与点状相结合的电极。同时如图一中的b 显示，两电极能够使芯片的电流平均分布，并提高芯片的光 量，并使芯片表面的热分布平均，防止热板的形成。1. 2c0b技术阵列式led路灯发光板技术从上世纪六十年代初到现在，经过四十多年的发展，led 产业经过了多重发展历程，如支架式led、功率led、大功 率led等，其发光器件的结构也在不断演变，演变过程如图 二所显示：从上图可以看出，led器件中的热阻变得越来越小，但 对于目前路灯光板设计来讲，led的光通量还是有限，因此 在设计的过程中可以对其配置多个led器件，并将其组成阵 列。下文主要对c

7、ob技术进行分析。cob技术除了阵列方式的不同之外，主要方法与单管led 封装方式基本一致。如图三所显示，led芯片固晶在一块较 大的有氧化膜绝缘层的符合材料基板上。cob封装技术的优势主要体现在多芯片封装上，它有利 于提髙封装组件的散热性能，并有效增加光亮程度。由于该 技术能够有效实现电热性能与外部制冷器之间更好的兼容， 并保证led白光的稳定性，且cob技术不断发展，满足社会 需求，因此可以进行大量生产。1. 3大功率白光led芯片采光技术分析要提高led芯片的采光和白光质量，工作人员可以从以 下几个方面进行改进：第一，管壳安装：管壳一般会按照反射杯子形状加工后 进行安装，这种形状能够有效

8、增加led的采光量，同时提高 芯片的白光质量。第二，金属键合：该步骤主要是将外部电极与焊盘之间 进行连接，从而让芯片电极与外部电极之间相互连接，第三，涂粉工艺：本文主要建议采用涂粉的方法，在芯 片周围进行厚度均匀一致的涂粉，从而保证白光质量。第四，填充硅胶：最后一步，在反光杯当中填充具有较 好热稳定性能、光学折射率较高的柔性硅胶，并加上光学透 镜，保证白光质量。2.大功率白光led驱动技术大功率白光led路灯驱动方式主要包括电阻线流驱动以 及恒流驱动两种。其中恒流驱动的方式要优于电阻线流驱 动。这是因为要发出有质量、纯正的白光，大功率白光led 只有在特定的电流区间内才能完成，然而该电流的范围

9、比较 狭窄。技术人员可以通过改变空比的方式对led量度进行调 节。举个例子，若要对led的亮度进行调节，则可以在站空 周期内进行电流的调节。另外，由于大功率白光led在较大电流的环境下进行工 作，并在此过程中产生的热量较多，并导致led器件性能降 低，从而影响发光。根据研究发现，在使用恒流驱动进行控 制时，由于脉冲平均电流与直流电流情况向等，因此led器 件的温度会下降，从而一方面达到节能效果，另一方面又能 够提高发光量度，并实现电路的有效控制。结束语在进行大功率白光led路灯发光板设计以及驱动技术设 计的过程中，设计人员要对大功率白光的芯片设计。封装方 式是设计、温度以及驱动方式设计等方面进行考虑，要从芯 片上入手通过有效增加芯片面积，并对电极进行优化，从而 保证发光的均匀度和亮度。此外，经过相关技术调查研究发 现，采用cob技术对led模块进行封装，能够将led的结温 有效控制在1151左右。对其驱动进行有效控制时，可以让 其器件的温度有所降低，提高发光量度。使用以上原理对大功率白光led路灯发光板与驱动技术 进行设计，能有效节能、并提高光亮度。因此，对于大功率 白光led路灯发光板设计具有积极意义。参考文献1 白林，梁宏宝大功率白光led路灯发光板设计与驱 动技术j发光学报