LED半导体照明创新方案与制定相应标准的建议

维普资讯 http://www.cqvip.com 夏志清：ＬＥＤ半导体照明创新方案与制定相应标准的建议　文章编号：１００６—６２６８（２００７）０１—００５８—０３　ＬＥ　Ｄ半导体照明创新方案与　制定相应标准的建议　夏志清　（武汉市维新光电子有限责任公司。武汉４３００３２）　摘要：介绍了作者所在单位开发的Ｄｃｊｃ－ｓ（叠层结构）技术在大功率ＬＥＤ封装上的应　用——半导体照明创新方案与制定相应标准的建议。　关键词：照明；标准；建议　中图分类号：ＴＮ３８３　文献标识码：Ａ　ＬＥＤ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｉ　ｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ　Ｔｒｅｎｄｓｅｔｔｉｎｇ　Ｓｃｈｅｍｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　Ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎ　Ｗｏｒｋｉｎｇ　Ｏｕｔ　ｔｈｅ　Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　Ｓｔａｎｄａｒｄ　ＸｌＡ　Ｚｈｉ－ｑｉｎｇ　（Ｗｕｈａｎ　Ｗｅｉｘｉｎ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｗｕｈａｎ　４３００３２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈａｖｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｕｔｈｏｒ　ｕｎｉｔ　ｔｏ　ｗｈｉｃｈ　ｏｎｅ　ｂｅｌｏｎｇｓ　ＤＣＪＧ—Ｓ（１ａｍｉｎａｔ—　ｉｏｎ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｐｒｅｔｅｎｄｉｎｇ　ｏｎ　ｉｎ　ｈｉｇｈ－ｐｏｗｅｒ　ＬＥＤ　ｐａｃｋａｇｅｓ　ｏｎ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ——ＬＥＤ　ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ　ｔｒｅｎｄｓｅｔｔｉｎｇ　ｓｃｈｅｍｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｏｕｔ　ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｓｔａｎｄａｒｄ。　Ｋｅｙｗｏ（ｄｓ：ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ；ｓｔａｎｄａｒｄ；ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎ　‘　１　ＬＥＤ半导体照明简述　性的区别，因此，在ＬＥＤ半导体照明灯的设计、标准　的问题上要充分考虑ＬＥＤ半导体照明灯的基础结　ＬＥＤ半导体在照明领域中的普遍应用，可能是　构、封装形式、散热方式、可靠性等特点，通过制定或　继白炽灯发明以来最重要的技术革命。由于半导体　修订标准对产品设计和工程方案进行规范，从而引　材料可直接将电能转换为光能，所以ＬＥＤ半导体照　导这个新兴行业（产品）由无序、无标准状态变为有　明与传统照明光源最大的不同在于它的光能不是由　序、有标准地进入市场。　热能转化而来的，是真正意义上的绿色光源，具有寿　命长、能耗低、发光效率高、稳定性好、无频闪以及无　２　ＬＥＤ发光特性　红外线和紫外线辐射等优点，并且发出的光色纯净。　ＬＥＤ半导体照明与传统意义上的白炽灯、荧光　ＬＥＤ半导体在正向偏压下发光是通过电子与空　灯、高压钠灯等在原理上、结构上、组合上具有根本　穴的复合运动，将复合的能量以光（有效复合）或热　５８现代显示Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｄｉｓｐｌａｙ　Ｊａｎ　２００７，总第７１期　收稿日期：２００６—１１—１５　维普资讯 http://www.cqvip.com 夏志清：ＬＥＤ半导体照明创新方案与制定相应标准的建议　（无效复合）的形式释放，发出的光场呈扇形分布，发　光强度略大于最大强度的一半之处所构成的角度称　必升高，当正向电流增２３ｎ＃Ｊ某一定值，光通量将趋于　饱和，饱和以后，如果热阻继续增大，光通量还会呈　下降趋势。对于一个ＬＥＤ管，设法降低Ｐ—Ｎ结与散　热系统的热阻，是抑制器件温升的根本途径。　线型ＬＥＤ光源设计是基于维新光电专利——　层叠结构（ＤＣＪＧ—Ｓ）的一种设计方案（图３）。　为半强度角日，２，是典型的点光源和高指向性光源　（如图１所示）。如果将多个ＬＥＤ芯片封装在一个面　板上，那么就构成了面光源，但仍具有高指向性（如　图２所示），距离照明需求的散光源还有一定的差　距。虽然可以在封装时加上散射剂以及光学透镜处　理来促进散射问题，但在大功率ＬＥＤ发光芯片的散　这种方案是将ＬＥＤ小功率芯片排列成一条线，　热及发光效率的处理上又存在着寻求理想解决方案　的难题。　　－ａ（正视）　ｂ（侧视）　图３　芯片间距小于２ｍｍ。其基本思路是将线路板垂直安　装的一种设计，ＬＥＤ芯片支架并列在线路板的两面，　芯片两极的连线分别焊在两个支架上，两端的ＬＥＤ　图１　用于照明光源的ＬＥＤ　图２　由多个ＬＥＤ组　成的面光源　ＬＥＤ　１Ｗ　现在用于照明的大功率　发光管有　、芯片支架通过导热的绝缘垫片与外挂散热体连接。　由于采用以上设计思路，芯片与外挂散热体的　热阻变小，同时支架本身也是良好的热导体，所以采　用小功率芯片线型集成封装，其热效应低，光效高。　通过这种聚小成大的设计，不仅实现了大功率ＬＥＤ　灯的光强度，而且有效地避免了形成点光源，自然也　就避免了对人眼视网膜的伤害。　图４给出的是一个环形ＬＥＤ芯片封装，它所实　现的就是ＬＥＤ照明散光源效果，它所形成的光源场　大于１８０。。这就为ＬＥＤ用于普通照明开辟了一个　全新的思路，在这个基础上我们进一步完善方案，可　以取得更佳的效果。　３Ｗ、５Ｗ等规格，由于是高发光强度的点光源和嵩　指向性光源，对人眼视网膜造成伤害的问题不容忽　视。因此，在大功率照明光源设计、创新中就要有新　的思路，并制定新的标准规范。　３　ＬＥＤ线型光源设计　为适应通用照明的需要，ＬＥＤ半导体照明光源　迫切需要解决散热问题，特别是ＬＥＤ多芯封装或多　个ＬＥＤ灯管集成灯具的散热问题。据有关资料统　计，大约７０％的故障是由于ＬＥＤ的结温过高造成　的。在负载为额定功率一半的情况下，温度每升高　２０℃，故障就上升一倍，可见，ＬＥＤ热阻严重地影Ⅱ向　ＬＥＤ的发光性能。当ＬＥＤ热阻小时，光通量几乎与　电流成正比例增加，随着热阻增大，Ｐ—Ｎ结温度势　图４　ＪａＲ　２ｏ　，总第７ｌ期　维普资讯 http://www.cqvip.com 中应重点强调发光强度的空间分布：可否把视角小　４制定ＬＥＤ半导体照明光源标准的　建议　于６０。在标准上纳入射灯范围：把６０。一１２Ｏ。纳入　一般照明范围：把＞１２０。纳入通用照明范围。　另外，对ＬＥＤ结温测定中应规定结温许可　（１）现有ＬＥＤ半导体照明的设计仍沿用传统照　值＜８０ｏＣ，用以保证产品的设计寿命和光效，同时应　明设计思路是不可取的。传统照明是由灯丝或其它电　增加热量管理指标，防止ＬＥＤ由于过热而造成失　致发光材料发光，较少考虑散热问题，与ＬＥＤ照明通　效。热量管理中，对散热指标给出推荐性的结构尺　过电子注入与空穴复合发光完全是两种发光原理。因　寸，如点光源基板尺寸、散热体散热面积等，如有可　此，半导体ＬＥＤ照明标准不应沿用灯泡、灯管、灯座、　能，还可建立ＬＥＤ常规基板标准、支架标准（推荐采　灯罩的概念，而应该是由发光体、散热体、电源组、光　用专利），使行业规模化生产有标准可循。　学组件构成发光引擎。低照度二极管可采用现行二极　管的标准，而大功率（大于１Ｗ）、高流明（根据ＬＥＤ　５　结束语　的发展，单颗ＬＥＤ芯片可达到２００１ｍ／Ｗ）的ＬＥＤ发　光管则应有相应标准规定，为避免或尽量减小大功率　半导体ＬＥＤ照明是照明领域的新生事物，制定　点光源对人眼视网膜造成的伤害，还建议制定对大功　相关的标准将给照明史树立新的里程碑，促进ＬＥＤ　率点光源发光强度的限制标准，对未经过良好光学设　照明行业规范快速地发展。　计，不具备绿色照明效果的ＬＥＤ照明亮出市场准入　的红灯，同时对ＬＥＤ点光源、面光源、线型光源进行　作者简介：夏志清（１　９６５一），男，湖北新洲人，１　９８５　标准定义和合规定光学设计标；隹。　年毕业于华中师范大学物理系，本科学士学位，　（２）ＬＥＤ发光体电学指标、光学指标、热学指标　Ｅ－ｍａｉｌ：Ｗａｎｇｊｉａｌｉ２００２０６１　１１＠１　６３．ｃｏｍｏ　＋¨＋¨＋“＋¨＋¨＋”＋。＋”＋”　”＋・・＋¨＋“＋“十¨＋”＋。十“＋－．＋¨十“＋”＋¨十“＋”＋＿＋．．＋．．＋“＋＿＿＋¨＋”＋。、　诚聘４，－　．１ｔ－　华刚光电Ｉ上海）有限公司　１｝－　十　＋ｉ　＋　工　’华刚光电１　９８２年成立于香港，２００５年ＬＥＤ模块事业部取得ＩＳＯ／ＴＳ１　６９４９认证，产品包括全彩显示　｝　屏、信息显示板、交通灯、汽车照明、铁路信号灯及特殊照明，其产品的研发和生产达国际先进水平，处于国工　＋内行业领先地位。　ｔ　华刚（上海）有限公司现急聘如下人员：　ｔ　下　１．封装工程师（一名），背光源工程师（一名），均要求具备１年以上相关工作经验，具有团队合作精神ｉ　２．业务人员（若干名），性格开朗，语言表达能力及应变能力强，有一定的专业知识，熟悉市场。　土　阜　以上人员要求长期在上海工作，性别、学历不限，有意者请将个人简历按以下方式投递至华刚光电（上　十海）有限公司，我们会尽快联系您。　＋　＋ｉ　｛ｉ　　｝　联系人：曹小姐　；　电话：（８６）２１－５２８３１８０８。５２８３１８０９　传真：（８６）２１—５２８３１８１０　．Ｉ　＋　Ｅ—ｍａｉｌ：ｃａｏｍｉｎ＠ｃｏｔ６０．ｔｏｍ　网　址：ＷＷＷ．ｃｏｔｃｏ．ｃｏｍ　ｔ　地址：上海市中江路８７９号（天地软件ＩＪ）２２号楼　十　＋．．＋　十．．＋．．＋．．十　＋　＋　＋．．＋。＋．．＋．．＋　＋．．＋　＋．．＋．．＋　＋．．＋．．＋．．＋．．＋　＋．．＋．．＋。＋。＋　＋．．＋．．＋。＋．．＋　６０现代显示Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｄｉｓｐｌａｙ　ｊａｎ　２００７，总第７１期