基于垂直与水平散热模式LED光电热特性研究(二)

2013-05-25 11:53:27来源: 互联网
三、封装试验测试对比

  (一)、两种不同散热结构LED的封装

  为了保证可对比性,采用相同的物料(相同的芯片、固晶胶、金线、硅胶、萤光粉)分别对3528 LED及3014LED进行封装,制作色温、色坐标相近的LED灯珠,以便更好的进行亮度、光衰及色坐标等光学特性的比较分析。

  (二)、初始参数测试对比

  随机选取3014LED和3528LED各20个,其光通量和色温如图9、图10所示,横坐标表示LED个数,纵坐标表示光通量和相关色温CCT。

  

  图9. 光通量比较图

  

  图10. 色温比较图

  初始参数测试结果表明,在20mA电流驱动下,3014LED的光通量比3528高,且其CCT集中度比3528LED好。另3014一般在30mA电流下驱动使用,其光通量达到10~11Lm;如上节热模拟显示,3528LED散热效果远不如3014LED,故其在大电流驱动下,光通量必定会严重受到过高热量的影响。因此相比水平散热LED,垂直散热LED具有不可比拟的优势。

  (三)、光衰试验对比分析

  随机抽取3528LED和3014LED各30pcs,按驱动电流20mA、25mA、30mA各分为三组进行1008H的光衰实验,以比较分析两种不同散热模式LED的光衰和色坐标漂移程度,从而研究散热对其光色特性的影响。

  

  图11. LED光衰图

  从光衰图曲线可以明显看出,在1008H的老化过程中,水平散热LED在20mA驱动时,其亮度并未随时间衰减;但是在25mA 及30mA 驱动时,特别是30 mA,其亮度有明显的衰减。这表明过高的热量对亮度产生了很大的影响。相比水平散热LED,垂直散热LED的优势及稳定性显而易见。不管在大电流或小电流驱动,垂直散热LED经过1008H老化,亮度反而增高,并未有衰减趋势。

  此外,水平散热LED的光衰随驱动电流加大而升高加快,这表明随着加大驱动电流,芯片产生更多的热量,水平散热LED未能把过多的热量散去,从而使亮度受到的更大的影响。相反,垂直散热LED的亮度随驱动电流的加大而升高更多,电流越大,亮度增加的越多,光衰越慢。这表明电流越大,虽然产热更多,但垂直散热LED的散热优势更加彰显,从而降低了芯片在加大电流带来更高热量的影响。光衰图明显的显示了两种不同散热模式的散热效果的优劣。

  亮度衰减主要原因为芯片老化,而过高的热量又是芯片老化的首要原因。与水平散热LED相比,垂直散热LED能将芯片产生的热量迅速散去,有效地将芯片性能衰减降至最低,从而保证了亮度的可靠性。

  

  图12. CIE-x漂移图

  

  图13. CIE-y漂移图

  图12和图13分别表示了两种散热模式LED的色坐标CIE-x、CIE-y平均值随时间的变化。整体来看,垂直散热LED的色坐标明显较水平散热LED稳定,漂移较小。在30mA驱动下,垂直散热模式LED色坐标CIE-x、CIE-y的平均值分别漂移-0.0027、-0.0033,而水平散热模式LED色坐标CIE-x、CIE-y的平均值分别漂移-0.0210、-0.0246,两者差距非常明显。色坐标漂移主要因素是萤光粉性能老化,而过高的热量又是导致萤光粉性能老化的首要原因。从而可以看出,垂直散热模式LED可以将芯片产生的热能迅速带出,有效使得萤光粉的性能衰减至最低,从而保证LED灯珠的光色性能稳定可靠。
结论

  本文从结构、光电参数、热学特性、光衰及成本等方面对垂直散热和水平散热LED进行了研究分析对比,结果表明垂直散热模式LED的光电热特性均远远优于水平散热模式LED。垂直散热模式优异的散热特性,能将芯片产生的热量及时导出,从而将芯片和萤光粉的性能衰减至最低,使得LED亮度高、散热快、光衰小及光色漂移小,在保证灯珠的性能稳定的同时,也提高了照明灯具整体光色一致及性能可靠稳定性,从而成为中小功率LED照明应用光源的发展趋势。

  参考文献

  [1] dr EICHHORN K.LEDs in automotive lighting[J]. SPIE, 2006, 6134:1-6.

  [2] Arik M, BecKer C, Weaver S, et al. Thermal management of LEDs: package to system[C]. Proc.of SPIE, 2004, 5187:64-75.

 

  深圳市九洲光电科技有限公司,深圳光明新区九洲工业园,518000

  深圳大学光电子学研究所,封装实验室,深圳南山,518000

  作者:刘沛,郭伦春,夏鼎智,罗强

关键字:垂直  水平  散热模式  LED光电

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2013/0525/article_18556.html
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