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  • LED照明光源的高演色性与高可靠性,你知道吗?

    LED照明光源的高演色性与高可靠性,你知道吗?

    什么是LED照明光源的高演色性与高可靠性?它有什么作用?随着蓝光和白光发光二极管(LED)在1990年大举迈向实用化阶段后,无论是利用LED所进行的全彩显示,或是在近年来社会大众对节能议题所展现的高度重视下,LED所普及到的智能手机、个人电脑(PC)、电视背光、照明、白色家电产品或交通号志等多样化的产品应用领域愈来愈广。 为满足市场需求,业界针对各种产品系列,包括能够实现高演色性与高可靠性的照明用LED、以PICOLED为代表产品的小型薄型LED,以及车用客制化色彩LED等倾注了相当的研发资源。 01、照明用白光LED产值急速成长 受到世界节能趋势以及日本东北大地震所引发的节能意识高涨,日本市场对于照明用白光LED的需求量大增,促使LED照明市场产值正不断急遽成长,然而,若要让照明光源完全从传统的白炽灯泡照明方式转换为LED照明,在产品特性上仍有些亟待解决的问题存在。其中,业界研发重点尤以LED灯的高演色性与高可靠性为主,以下将分别就业者针对高Ra值与发光效率的技术做分享。 02、兼顾高Ra值与发光效率 平均演色性评价指数(Ra)就是光源使物体表现或重现真实颜色的一种指数,指数愈高,代表颜色重现性愈佳(太阳光的Ra为100),市场上期盼照明用白光LED能够兼具高发光效率与高演色性(Ra≧80),但发光效率与Ra值两者之间却存在着效益权衡(Trade-off)特性。由于市场上对于发光效率有更高的要求,因此目前市场上多为Ra≒70的高发光效率LED。 一般白光LED灯的封装结构是将蓝光LED晶片安装在基板上,再以含有萤光体的树脂进行封装。在LED元件的发光色(蓝色)与萤光体的发光色(黄色、红色或绿色等)混合后,便会形成白光。 从发光效率的观点上来看,一般大多以蓝光+黄光来形成白光,但这样会造成红光的重现性不佳,因此不适合照明用途。一般所采用的解决方法就是增加红光的成分,藉此改善红光的重现性,但如此会有导致发光效率不理想的问题。 为兼顾高发光效率与高Ra值,业者将萤光体有效率地配置于封装内部,以两全其美的技术做为解决对策,成功地研发出Ra≧80且发光效率极高的产品。该系列产品无论在Ra或R9(红色)指数上的表现均十分良好,与Ra值相同的其他厂牌产品相较之下,该系列产品的R9值更高,红色的重现性也更佳。随着此项技术的突破,LED灯不但能降低色度的不均,还能因应更细致的色度等级。 03、高可靠度 近年来,市场上对于可靠性的相关需求也变得日益高涨。尤其是由于LED封装反射率较高,一般大多采用镀银的方式,不过银会因为硫化(因与硫磺产生反应而变黑的一种现象)而造成LED光束劣化,该现象对于户外LED灯造成严重问题,因此各家厂商莫不提出各种镀银方案的因应对策,但目前此问题仍无法完全获得改善。 有监于此,业界舍弃镀银方式,改采镀镍/镀金的方式。将LED封装镀银改为镀镍/镀金后,虽然会导致成本增加,并因反射率的降低而造成发光效率不佳,但经由封装结构的改善后,目前这些问题都已成功地被克服。 新封装结构既能维持高发光效率,又能实现高可靠性的LED发光表现,该系列产品即使在硫化试验中也展现出绝佳的表现,可完全避免光束劣化的现象。 04、LED小型/薄型化 随着行动装置体积轻薄短小化,市场上对于小间距产品的需求逐年强烈,零件也面临着更多降低高度及缩小尺寸之要求。此外,由于户外全彩显示装置大多采用LED,为提高表现效果,全彩型LED封装亦朝向更高密度发展。 05、元件技术 为让封装更小、更薄,内部的LED元件也必须同时采用小型薄型规格。因此,业者从晶圆上的发光层成膜到晶片化均采用自行研发的制程技术,终于成功地将磷化铝镓铟(AlGaInP)发光LED的元件尺寸缩小至边角0.13毫米(mm)、厚度t=50微米(μm),一举实现小型化目标。 06、铸模技术 为确保产品的强度,业者提出针对半导体元件进行树脂封止的加工方法。树脂封止加工系采用移转成形(TransferMold)法,但铸模模具的模穴会愈来愈薄(模穴厚度0.10毫米),因此必须确保树脂的流动性。此外,为确保LED的光学特性,无法对其添加用来确保零件强度的填充材料,如此一来,便会造成产品在机械性强度上的降低,但上述问题目前皆已解决。 07、组装技术 在LED晶片的制作上,必须在厚度t=0.10毫米的封止树脂中对LED元件进行焊线,因此业者采用自行研发的焊线机,成功缩小间距并降低回路。 目前,世界最小的超小型LED体积仅1006尺寸,厚度仅0.2毫米,此产品不受设置空间的限制,并采用高亮度LED元件,透过LED发光,能够让光线从行动电话的外壳内部进行穿透照明。 不但如此,超小型LED还可适用于点矩阵显示器。传统的1608尺寸产品最小间距为2毫米,而超小型LED却能以最小间距1.5毫米进行高密度安装,因此能展现出更细致的表现效果。 在其他特色方面,由于该方案的封装尺寸极小,因此可以用在七段显示器、点矩阵显示器模组上,并省略在晶片直接封装(COB)技术上所必须的晶粒黏着(Die-bonding)、焊线、树脂接合(Bonding)等制程。 08、车用LED照明受瞩目 随着LED灯泡及照明用途急速普及化,车用LED照明较以往更受到市场的青睐。在车辆内装用途上,无论是汽车音响、汽车导航系统或是空调面板等主要背光,目前几乎已全面采用LED光源。接下来,像是目前仍采用传统灯泡的室内灯及警示灯,以及采用冷阴极管的仪表板背光等也将渐渐地面临汰换的命运。 在车辆外装上,近年来像是尾灯、转向灯、定位灯等传统灯泡也已逐步被汰换,甚至连头灯也都由传统的卤素灯、高亮度放电(HID)灯转而被LED灯所取代。若从环境辨识性的观点上来看,采用LED灯作为昼行灯(Daytime Running Lamps,DRL)的趋势更是值得关注。 为因应多样化的车用需求,业界在车用LED技术研发上,将以下列两项为研发重点。 09、色度及亮度之客制化需求 在汽车内装方面,像是空调面板等仪表板周边的光源大多由车厂来指定颜色。业者所推出的磷化铝镓铟元件型LED系列产品,挟元件自制优势,无论是色彩、光度皆可依客户要求自行客制化。 其他像是利用氮化铟镓(InGaN)及含有萤光体的树脂所成功创造出的白光及粉色LED系列,也能提供色彩客制化功能。像是主要按键的背光等使用频率较高的按键,即可藉由微妙的颜色差异突显其与相邻按键之相异性,藉此唤起使用者的注意。这种磷化铝镓铟元件采用在磊晶成长(Epitaxial Growth)阶段上抑制波长差异的技术,因此能够满足客户严格的规格要求。 10、研发耐硫化对策/扩充新品 另一方面,市场对于尾灯等车辆外装用途的LED灯最大要求莫过于耐热性及对严苛气候的耐受性,但由于传统的LED封装的导线架为镀银材料,容易产生硫化及光束劣化问题,目前这个问题也开始受到重视。 鉴于此,业界改镀镍/镀钯/镀金做为导线架材料,成功解决因硫化所造成的光束劣化问题。另外,对于镀镍/镀钯/镀金所引起的光度降低缺点,业者亦研发出新的一系列产品,藉由提高元件本身输出效率的方式来解决,展现出毫不逊于镀银产品的光束强度。未来,业界将采镀镍/镀钯/镀金做为封装硫化改善对策,并积极扩充新的产品系列,以满足客户的多样化需求。以上就是LED照明光源的高演色性与高可靠性解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-07-31 关键词: LED 照明光源 高演色性

  • 高亮度LED驱动电源解析

    高亮度LED驱动电源解析

    现在大街上随处可见的LED显示屏,还有装饰用的LED彩灯以及LED车灯,处处可见LED灯的身影,LED已经融入到生活中的每一个角落。针对现有LED驱动电路存在电解电容限制寿命的不足,提出了一种无电解电容的LED驱动电路的设计方法。 该方法采用Panasonic松下MIP553内置PFC可调光LED驱动电路的芯片,与外部非隔离底边斩波电路合成作为基本的电路结构,输出稳定的电流用以满足LED工作的需要。同时设计保护电路来保护负载。实验结果表明,控制器芯片能稳定工作,并且可以实现27V的恒压输出和350mA的恒流输出。LED(发光二极管)以其节能、环保、高亮度、长寿命等诸多优点成为新一代的绿色照明光源。随着LED照明技术的日渐成熟,它终将用于生活的各个方面,并成为照明光源的新宠。然而,高效率、低成本、高功率因数和长寿命的驱动电源是LED灯发光品质和整体性能的关键。 现在市面上替代一般灯泡的LED灯是白炽灯泡寿命的约40倍,相当于4万小时。由于LED是直流电流驱动零件,通过流过的电流,直接将电能转变为光能,因此也称为光电转换器。因为不存在摩擦、机械损耗,所以在节能方面比一般的光源的效率高。但是,当AC电源接通时,一般是使用整流零件和平滑回路的直流稳定化电源,该平滑回路中必要的电解电容会因周围的温度及自身的发热而上升10℃,而导致寿命减半所以电解电容阻碍了LED照明器具的寿命。 为了提高驱动电源的寿命、简化电路、降低成本以及提高功率密度,有必要去掉电解电容,为此文中提出一种无电解电容的高亮度LED驱动电源。 1 LED电源的基本工作原理 采用BUCK变换器、IPD控制实现开关电源,输出恒定的电流和电压,驱动LED灯。电路的总体框图如图1所示。     主电路部分,在市电之后紧接着接了一个滤波器,它的作用是滤除电源中的高次谐波以及电源中的浪涌,使得控制电路受电源的干扰小。输入整流部分采用一体式的整流桥,通过二极管的单向导通的特性将电平在零点上下浮动的交流电转换为单向的脉动的直流电,再在滤波电容和电感的作用下,输出直流电压。经过MIP553和BUCK电路的调节和控制后输出供LED使用的电压。 2 LED电源的具体设计 2.1 输入电路的设计 为了延长LED驱动电源的使用寿命,使之与LED相匹配,必须要去除电路中的电解电容。电路的设计指标为:输入交流电压Vm:198—264VAC/50Hz;输出电压Vo:27VDC;输出电流Io:0.35A。输入电路包括噪声滤波装置、安全保险装置以及输入整流装置,如图2所示。     噪声滤波装置主要由电容C1/C2/C3和电感L1组成,其作用是在小于1MHz的频段内,能够减少电磁干扰(EMI)。此装置也可以链接在AC交流之后,整流装置之前,其滤波效果是一样的。安全保险装置由保险丝和ZNR1组成,保险丝主要防止有危害电路的尖峰电流产生的时候迅速切断电路以保护负载;ZNR1是浪涌吸收器,对于来自输入端的静电和浪涌进行吸收,以此来保护后面的电路。输入整流装置,是将交流电转换成直流电,输入整流桥的选择:整流桥二极管的电压应力为:     考虑裕量,选用TSC GBL205(VR=600V,IFAN=1A)。 2.2 输出电路的设计 输出电路由基本的BUCK电路和一个稳压二极管DD1组成。如图3所示。 2.2.1 BUCK变换器及其优势 Buck变换器又称为降压变换器、串联开关稳压器、三端开关型降压稳压器,是一种输出电压等于或小于输入电压的单管非隔离DC/DC变换器。     工作中的输入电流is,在开关闭合时,is>0;在开关打开时,is=0,故is是脉动的,但输出电流io在电感、二极管、电容的作用下却是连续的、平稳的。特别适合为LED提供工作电流。FRD1的选择标准:额定电流大于2倍的输出电流,额定电压大于输入电压,其反向恢复时间也要在100ns以内,考虑裕量,FRD1的参数为:15A,600V,trr=50ns。用类似的方法选择T1和Cout,那么其参数分别为:T1:680μH;Cout:1μF,50V。 2.2.2 稳压二极管DD1 在低输入电压的某范围内,若没有像DD1的这种反向装置,那么在开关关断的瞬间将会有反向电流流过IPD,而IPD是不允许有这种电流的,因为这种反向电流将会导致IPD的损坏。DD1所受到的各应力:IDD>2·Io=2×0.35=0.7A,UDD>Uo,反向恢复时间trr<100ns。考虑裕量,其选择的参数为:3A/60V/75ns。 2.2.3 保护电路 MIP553内置过压、过流、过热、LED短路的保护电路,但并无LED开路时保护电路的设计。LED开路时的保护电路的思想主要有稳压二极管保护、三极管保护、偏压线圈保护等,考虑到成本和结构,文中选择具有稳压二极管的保护电路。其电路图如图3所示。当LED开路时,输出电压上升,若输出电路有稳压二极管的保护电路,那么稳压二极管将LED的电压嵌位在二极管的压降之下,这样就能防止输出电容的毁坏。 2.3 控制电路的设计 控制电路由MIP553及其外围电路组成,如图4所示。     MIP553芯片实现宽电压85~277V/AC输入,内置MOS,结构简单、稳定,可不需要电解电容,支持隔离或非隔离方案,单电源输出功率6~30W,恒定电流输出<1A。电源具有过压、过流、过热保护功能,安全稳定性高,体积小,发热量低,电源效率≥80%,功率因数≥95%,THD<20%。MIP553的漏极电流由引脚CL和EX控制,因此连接这两个引脚的电阻RCL、REX的设置将直接影响漏极电流的大小。最大漏极电流可由REX来确定,考虑到这个最大漏极电流要流经LED,因此设置参考值时应该注意。 REX=(VDD(ON)-VEXH)/IEX=(6.5-2.8)/103=36kΩ (3)其中,假设输入电压100V,输出电压28V,电流:400mA,最大漏极电流设为1.0A。 CVDD、CEX、CCL的作用是稳定MIP553的运行、抑制外部噪声。因此,其值要选择得当。CVDD,稳定VDD的电压、抑制LED的闪烁,特性不受温度影响、不产生额外的噪声,参考标准值为1~10μF之间;CEX,抑制外部噪声进入EX引脚,其参考标准值在470~1000pF之间;CCL,抑制外部噪声进入CL引脚,如果其值太大的话,那么pF值将会受到严重的影响,因此其值应小于1000pF。 2.4 仿真结果 利用Multisim对电路进行仿真,得到的结果如图5所示。     从图5中可以看出,输出电压稳定在27V,电流稳定在0-35A,符合设计要求。 3 LED电源的挑战 LED作为新型的电光源,在制作大型发光立体字和发光标识中有着明显的优势,其控制电压低,成本低,可靠性高。虽然LED产品在国内外市场有着愈演愈烈的发展趋势,但是LED照明毕竟是新兴的产业,目前还没有广泛的普及,因此LED驱动电源不可避免的在各方面存在着挑战:首先,由于LED的正向电压会随着电流和温度而变化,其“色点”也会随着电流和温度而漂移,为了保证LED的正常工作,就要求其驱动器无论在输 入条件和正向电压如何变化的情况下都要限制电流。其次,如果需要LED调光,通常采用的是脉宽调制调光技术,典型的PWM频率是1~3kHz。 最后,LED驱动电路的功率处理能力必须充足,且功能强固,可以承受多种故障条件,易于实现。 4 结束语 LED是一种节能、高效、环保的绿色照明,对它的驱动电路研究非常重要。文中介绍了利用MIP553进行设计的LED驱动电源,并通过仿真证明了其输出电流的稳定性,有很好的应用前景。虽然LED在生活中处处可见,但是LED也还有一些不足需要我们的设计人员拥有更加专业的知识储备,这样才能设计出更加符合生活所需的产品。

    时间:2019-11-12 关键词: 电源技术解析 照明光源 控制器芯片 高亮度led驱动电源

  • 白光LED技术在显色性方面的不足

    白光LED技术在显色性方面的不足

    现在大街上随处可见的LED显示屏,还有装饰用的LED彩灯以及LED车灯,处处可见LED灯的身影,LED已经融入到生活中的每一个角落。随着LED技术的不断发展,使LED作为照明光源成为可能,由于光源在照明灯具中对显色指数CRI有着严格的要求,而目前白光LED技术在显色性方面的不甚成熟,使之成为制约LED作为照明光源的主要障碍。 白光为复合光,通过三棱镜就很容易的分解出白光中所包含的各种颜色的光。而LED是一种色谱较为全面的光源,这种广色域的特点为LED照明产品的高显色性奠定了理论基础。光是一种具有波粒二相性的物质,这种物质包含了波的特性有包含了粒子的特性,使之具有较强的复合特点,所以从光的本质上和LED的特性上来讲,使LED成为高品质照明光源成为可能。 当前白光LED技术,主要采用蓝光芯片覆涂荧光粉的制作工艺,这种技术由日亚公司开发,从一定意义上沿袭了荧光灯管的发光原理,这种技术由于红光和绿光成分的缺少,使之先天性上就存在着对显色指数不足的缺陷,目前为弥补这种缺陷,荧光粉技术成为产业内主攻方向。蓝色芯片涂覆荧光粉制造白光技术,这种技术在原理上是可以产生效果较好的白光,但是在使用过程中由于对环境的适应能力较弱,造成理论与实际产品的差异,这种差异的产生很大程度上是因为LED热积温对荧光粉的影响而产生的。 我们都有这样的经验,大功率白光LED随着工作时间的推移,热的产生和热的散失逐步达到平衡状态,这个平衡状态的温度越高,对于使用同一种类型荧光粉的白光LED影响越大,下图为温度对荧光粉发光性能的影响;     由上图可以看出,随着LED温度的不断上升,荧光粉活性将大幅降低(华氏度/摄氏度转换公式为:摄氏度=5/9*(华氏度-32),在100华氏度时荧光粉的活性较佳,但是在250华氏度(即120摄氏度)左右荧光粉的活性基本丧失已尽。温度在影响荧光粉的活性的同时,也对荧光粉所激发的光波波长产生一定的影响,下图是温度对荧光粉的发光波长的影响。     由上图可以看出随着LED温度的上升,荧光粉活性在逐渐失活的同时,荧光粉所发出光的波长也随着发生偏移,这个偏移是红偏移,即荧光粉发光波长朝着红色波长偏移;这个现象好像说明随着温度的上升,白色LED的显色性应该好一些,而实际上是降低,貌似是矛盾的问题?这种现象的本质是荧光粉向红色波长的偏移量,小于荧光粉的失活量,即荧光粉在高温状态下所激发出来的红色光不足以弥补混成所损失的红光,所以表现为温度的升高LED的显色指数还是下降的,与白光LED随着温度升高而显色指数下降是相符的。 由以上分析可以得出,提升荧光粉白光LED的显色指数,首要的手段是降低LED的节温,其次是提高荧光粉对高温的适应能力。第三即采用色彩补偿技术,采用红光或者琥珀色LED对显色指数进行补偿。 在降低LED节温方面,最有效的手段是设计散热性能较高的LED封装方式,这是我国LED产业近期内能够在LED知识产权上取得重大进展的方向之一,由于LED是一种低电压的电子产品,在电性安全上要求较为宽松,所以可以采用的导热基板材料较多,而我们产业目前对此研究较少,造成屡屡触犯国外知识产权纠纷。 提高荧光粉稳定性,是白光LED技术的主流,在这个方面我国目前技术力量较为薄弱,短期内不能获得突破进展,对于我国大多数企业来讲寻求这方面的突破是困难的。色彩补偿技术是一种弥补因色彩缺失造成LED显色指数降低的一种技术手段,这种技术手段从原理上来讲是可行的,但是在实际应用中,面临着混光条件技术手段的严格制约,所以实际应用价值不高。 白光符合依据红绿蓝3:6:1的混光理论,这种理论是建立在我们看发光物体的基础上的,这种混光技术可以成功的应用在LED显示屏白平衡技术上,但是应用在照明方案上这种混光方案就没有多大的借鉴性,这是由于人眼对可见光具有一种平均的特点和一种习惯的特点,而这两种特点,也是我们在不知不觉中损伤视力的重要原因。 照明的本质是因为照而明,光照在物体上,物体经过反射进入人眼,这样才形成了照明的过程,由于物体对各种波长的光吸收是不同,因而纯色红绿蓝三基色LED通过3:6:1混光技术而出来的白光,本身就存在着一定的显色缺陷,照射到物体表面,因为红绿蓝等被物体表面吸收的不同,反射效果不同,而造成CRI的减低。所以采用三基色混光技术而生产的白光产品,应先在元器件表面或者产品内部采用技术手段混光,使之发出白光,而不是发出三种不同的光在被照物体表面发生混光,由此引起CRI降低。 红绿蓝三基色LED混色技术是一种较为成熟的白色照明技术,这种技术由于不同LED间距离较大而引起的混光距离较远,在LED前加混光罩,虽然解决了混光的问题,但是光损又是一个障碍,对于照明灯具朝轻薄方面发展形成障碍。再之人直接观看照明灯具时不是均匀的白光;这两方面因素直接制约着这种技术的发展。 对三基色LED混光技术的研究即基于解决这两方面的问题而展开的。研究发现,随着LED芯片间距离的减小混光距离成倍的减小,随着三基色表面涂覆散色剂浓度的增加混光效果也是成倍的提升,在研究的深入的展开,三基色LED芯片间距减少和三色剂浓度的提高之间寻找一个最佳的平衡点,是一种解决三基色混光的最佳方案,这种方案使三基色白光LED作为照明光源成为可能。 目前我国在LED封装产业虽然是一个大国,但是在创新技术方面远远落后,红绿蓝三基色混光技术,借用荧光粉涂覆白光LED技术,完全可以达到完美的白光效果。下图是是红绿蓝三色LED在透过混光层光损曲线(三散色剂对光的影响曲线)。     可以看出随着散色剂浓度的提高,光损逐步增加,但是我们在试验研究过程中发现,目前封装技术所采用的胶体光损量在5%左右,而在掺杂散色剂的胶体所封装的LED的光损量在12%左右,但是达到了较好的混光效果,比原有透明胶体光损量增加7%的光损量,而达到了较为完美的混光效果,从产品的实际应用价值上来讲,这是值得的。 我们研究的对象是紧凑型SMD三合一封装形式,平面无透镜型,这种封装形式要求内部红绿蓝三颗LED芯片间的距离小于1mm范围内,为小功率芯片。在大功率方面,荧光粉涂覆技术生产的白光LED和三色芯片散色剂混光技术生产的LED,对于光的损失量是大体的相同,而三色芯片散色剂混光技术更为简单而有效,我们应该在这一技术上走的更远。从LED实用技术上解决LED显色性方面的手段是多种多样的,本文着重研究具有实际意义的CRI,目前虽然蓝光芯片涂覆技术生产的白光LED占有市场产品主流。 但是随着研究的深入发展,随着技术的不断进步,随着封装工艺的不断改进,三基色白光LED技术将取得长足的进步,为我国在白光LED产业,在LED照明领域取得重要的一席之地。现在的LED灯或许会有一些问题,但是我们相信随着科学技术的快速发展,在我们科研人员的努力下,这些问题终将呗解决,未来的LED一定是高效率,高质量的。

    时间:2019-10-12 关键词: 电源技术解析 照明光源 led技术 cri

  • 如何调节LED光通量?

    如何调节LED光通量?

    繁华的城市离不开LED灯的装饰,相信大家都见过LED,它的身影已经出现在了我们的生活的各个地方,也照亮着我们的生活。在LED照明设计中,光通量是一个较为重要的参数,其关系到人眼对于照明光源的感受。 因此在针对LED设计的过程当中对于光通量的学习和了解是非常有必要的。本文就将对LED设计当中的光通量的参数进行介绍。希望大家在阅读过本文之后能够有所收获。 光通量是衡量发光明暗的参数,光通量越大,表示灯珠越明亮,准确的光通量需要专业光学仪器测试,影响LED灯珠光通量的参数有: 1)芯片面积大小,在相同电流下,芯片面积越大,光通量越高,芯片尺寸是用英制mil表示,1mil=0.0254mm。 2)通过芯片的电流大小,在相同芯片面积下,通过的电流越大,光通量越高,LED属于电流器件,规定有额定电流,不能随意增大,如2835封装的电流标称是60毫安。 3)芯片辐射功率的大小,相同尺寸的芯片,也有辐射功率的等级区分,辐射功率值越大,光通量越高。 4)与封装材料与封装工艺有关,封装材料包括:荧光粉、胶水、支架、芯片焊线材料等,封装工艺就是指封装设备精度与设备性能对封装质量的影响,封装材料越好,封装设备越高级,封装后的LED灯珠光通量也越高。 5)工作温度越高,光通量越低。工作温度越高,LED器件越容易损坏。 以上就是在入门阶段大家需要首先了解的与LED光通量有关的一些小知识点。 在实际应用中这些概念将帮助开发者对于LED产品的性能进行提升,并提供一些能够小错误的快速修复。相信在未来的科学技术更加发达的时候,LED会以更加多种类的方式为我们的生活带来更大的方便,这就需要我们的科研人员更加努力学习知识,这样才能为科技的发展贡献自己的力量。

    时间:2019-09-28 关键词: 电源技术解析 光通量 照明光源 led照明设计

  • 如何增加LED节能灯的取光效率?

    如何增加LED节能灯的取光效率?

    随着科学技术的发展,LED技术也在不断发展,为我们的生活带来各种便利,为我们提供各种各样生活信息,造福着我们人类。半导体LED若要作为照明光源,通例产物的光通量与白炽灯和荧光灯等通用性光源相比,隔断甚远。因此,LED节能灯要在照明范畴生长,关键是要将其发光服从、光通量进步至现有照明光源的品级。 功率型LED所用的外延质料接纳MOCVD的外延生长技能和多量子阱结构,固然其内量子服从还需进一步进步,但得到高发光通量的最大停滞还是芯片的取光服从低。现有的功率型LED的计划接纳了倒装焊新结构来进步芯片的取光服从,改造芯片的热特性,并通过增大芯片面积,加大事变电流来进步器件的光电转换服从,从而得到较高的发光通量。除了芯片外,器件的封装技能也举足轻重。关键的封装技能工艺有: 散热技能 传统的指示灯型LED封装结构,一样平常是用导电或非导电胶将芯片装在小尺寸的反射杯中或载片台上,由金丝完成器件的表里毗连后用环氧树脂封装而成,其热阻高达250℃/W~300℃/W,新的功率型芯片若接纳传统式的LED封装情势,将会由于散热不良而导致芯片结温灵敏上升和环氧碳化变黄,从而造成器件的加快光衰直至失效,以致由于灵敏的热膨胀所产生的应力造成开路而失效。 因此,敷衍大事变电流的功率型LED芯片,低热阻、散热良好及低应力的新的封装结构是功率型LED器件的技能关键。可接纳低阻率、高导热性能的质料粘结芯片;在芯片下部加铜或铝质热沉,并接纳半包封结构,加快散热;以致计划二次散热装置,来低落器件的热阻。在器件的内部,添补透明度高的柔性硅橡胶,在硅橡胶蒙受的温度范畴内(一样平常为-40℃~200℃),胶体不会因温度猛然变革而导致器件开路,也不会出现变黄征象。零件质料也应充实思量其导热、散热特性,以得到良好的团体热特性。 二次光学计划技能 为进步器件的取光服从,计划外加的反射杯与多重光学透镜。 功率型LED白光技能 常见的实现白光的工艺要领有如下三种: (1)蓝色芯片上涂上YAG荧光粉,芯片的蓝色光引发荧光粉发出540nm~560nm的黄绿光,黄绿光与蓝色光合成白光。该要领制备相对简单,服从高,具有实用性。缺点是布胶量同等性较差、荧光粉易沉淀导致出光面匀称性差、色调同等性欠好;色温偏高;显色性不敷抱负。(2)RGB三基色多个芯片或多个器件发光混色成白光,大概用蓝+黄绿色双芯片补色产生白光。只要散热得法,该要领产生的白光较前一种要领稳固,但驱动较庞大,别的还要思量差别颜色芯片的差别光衰速率。(3)在紫外光芯片上涂RGB荧光粉,利用紫光引发荧光粉产生三基色光混色形成白光。由于现在的紫外光芯片和RGB荧光粉服从较低,仍未到达实用阶段。 我们以为,照明用W级功率LED产物要实现财产化还必须管理如下技能标题: 1.粉涂布量控制:LED芯片+荧光粉工艺接纳的涂胶要领,通常是将荧光粉与胶殽杂后用分派器将其涂到芯片上。在利用历程中,由于载体胶的粘度是动态参数、荧光粉比巨大于载体胶而产生沉淀以及分派器精度等因素的影响,此工艺荧光粉的涂布量匀称性的控制有难度,导致了白光颜色的不匀称。2.片光电参数共同:半导体工艺的特点,决定同种质料同一晶圆芯片之间都大概存在光学参数(如波长、光强)和电学(如正向电压)参数差别。RGB三基色芯片更是如许,敷衍白光色度参数影响很大。这是财产化必须要管理的关键技能之一。3.凭据应用要求产生的光色度参数控制:差别用途的产物,对白光LED的色坐标、色温、显色性、光功率(或光强)和光的空间漫衍等要求差别。上述参数的控制涉及产物结构、工艺要领、质料等多方面因素的共同。在财产化生产中,对上述因素举行控制,得到切合应用要求、同等性好的产物非常紧急。 检测技能与尺度 随着W级功率芯片制造技能和白光LED工艺技能的生长,LED产物正渐渐进入(特种)照明市场,体现或指示用的传统LED产物参数检测尺度及测试要领已不能满足照明应用的必要。国表里的半导体装备仪器生产企业也纷纷推出各自的测试仪器,差别的仪器利用的测试原理、条件、尺度存在肯定的差别,增长了测试应用、产物性能比力事变的难度和标题庞大化。我国光学光电子行业协会光电子器件分会行业协会凭据LED产物生长的必要,于2003年公布了“发光二极管测试要领(试行)”,该测试要领增长了对LED色度参数的规定。但LED要往照明业拓展,创建LED照明产物尺度是财产范例化的紧急本领. 筛选技能与可靠性包管 由于灯具表面的限定,照明用LED的装配空间密封且受到范围,密封且有限的空间倒霉于LED散热,这意味着照明LED的利用情况要劣于传统体现、指示用LED产物。别的,照明LED是处于大电流驱动下事变,这就对其提出更高的可靠性要求。在财产化生产中,针对差别的产物用途,举行得当的热老化、温度循环打击、负载老化工艺筛选试验,剔除早期失效品,包管产物的可靠性很有须要。 电防护技能 由于GaN是宽禁带质料,电阻率较高,该类芯片在生产历程中因静电产生的感生电荷不易消散,累积到相称的程度,可以产生很高的静电电压。当超过质料的蒙受本领时,会产生击穿征象并放电。蓝宝石衬底的蓝色芯片其正负电极均位于芯片上面,间距很小;敷衍InGaN/AlGaN/GaN双异质结,InGaN活化薄层仅几十纳米,对静电的蒙受本领很小,极易被静电击穿,使器件失效。 因此,在财产化生产中,静电的防备是否得当,直接影响到产物的成品率、可靠性和经济效益。静电的防备技能有如下几种: 1.对生产、利用场合从人体、台、地、空间及产物传输、堆放等方面实行防备,本领有防静电打扮、手套、手环、鞋、垫、盒、离子风扇、检测仪器等。2.芯片上计划静电掩护线路。3.LED上装配掩护器件。 干系链接 功率型LED封装技能现状 功率型LED分为功率LED和W级功率LED两种。功率LED的输入功率小于1W(几十毫瓦功率LED除外);W级功率LED的输入功率便是或大于1W。 外洋功率型LED封装技能 (1)功率LED、最早有HP公司于20世纪90年代初推出“食人鱼”封装结构的LED,并于1994年推出改造型的“Snap LED”,有两种事变电流,分别为70mA和150mA,输入功率可达0.3W。接着OSRAM公司推出“POWER TOP LED”。之后一些公司推出多种功率LED的封装结构。这些结构的功率LED比原支架式封装的LED输入功率进步几倍,热阻降为几分之一。 (2)W级功率LED、W级功率LED是未来照明的焦点部门,以是天下各大公司投入很大力气,对W级功率LED的封装技能举行研究开辟。 单芯片W级功率LED最早是由Lumileds公司于1998年推出的LUXEON LED,该封装结构的特点是接纳热电分散的情势,将倒装芯片用硅载体直接焊接在热沉上,并接纳反射杯、光学透镜和柔性透明胶等新结构和新质料,现可提供单芯片1W、3W和5W的大功率LED。OSRAM公司于2003年推出单芯片的“Golden Dragon”系列LED,其结构特点是热沉与金属线路板直接打仗,具有很好的散热性能,而输入功率可达1W。 多芯片组合封装的大功率LED,其结构和封装情势较多。美国UOE公司于2001年推出多芯片组合封装的Norlux系列LED,其结构是接纳六角形铝板作为衬底。Lanina Ceramics公司于2003年推出了接纳公司独占的金属基板上低温烧结陶瓷(LTCC-M)技能封装的大功率LED阵列。松下公司于2003年推出由64只芯片组合封装的大功率白光LED。日亚公司于2003年推出号称是全天下最亮的白光LED,其光通量可达600lm,输出光束为1000lm时,耗电量为30W,最大输入功率为50W,提供展览的白光LED模块发光服从达33lm/W。有关多芯片组合的大功率LED,很多公司凭据实际市场需求,不绝开辟出很多新结构封装的新产物,其开辟研制的速率非常快。 海内功率型LED封装技能 海内LED封装产物的品种较齐备,据开端预计,天下LED封装厂超过200家,封装本领超过200亿只/年,封装的配套本领也很强。但是很多封装厂为私营企业,范围偏小。但我国台湾UEC公司(国联)接纳金属键合(Metal Bonding)技能封装的MB系列大功率LED的特点是,用Si代替GaAs衬底,散热好,并以金属黏结层作光反射层,进步光输出。敷衍大功率LED封装技能的研究开辟,现在国度尚未正式支持投入。 海内研究单元很少到场,封装企业投入研发的力度(人力和财力)还很不敷,形成海内对封装技能的开辟力气单薄的局面,封装的技能程度与外洋相比尚有相称的差距。虽然LED在生活中处处可见,但是LED也还有一些不足需要我们的设计人员拥有更加专业的知识储备,这样才能设计出更加符合生活所需的产品。

    时间:2019-09-22 关键词: LED 电源技术解析 荧光灯 照明光源

  • LED频闪效应的解决办法

    LED频闪效应的解决办法

    随着科学技术的发展,LED技术也在不断发展,为我们的生活带来各种便利,为我们提供各种各样生活信息,造福着我们人类。但是很少有人知道频闪,LED频闪效应指的是两个概念。一是频闪:即电光源光通量波动的深度,波动深度越大,频闪深度越大。二是频闪效应:即电光源频闪在人视觉上产生的负效应。 频闪深度越大,负效应越大,危害越严重。频闪与频闪效应,跟电光源种类,及其技术性能具有直接的关系。不同种类与不同技术性能的电光源,其频闪与频闪效应程度也不同。频闪实际上是照明光源对眼睛的一种刺激感知。人眼对光源频闪的感知主要依赖于光源亮度的振幅和频率。光源亮度振幅又通常用振幅的调制百分比和它的亮度值来表示。实验证明,照明光源的频率不同使人眼可察觉频闪振幅调制的閾值百分比也不同。 在频率低于15Hz时对振幅调制度要求较高,即使较小振幅调制度就会感知频闪,但当光源振盪频率达到50Hz以上,人眼就不易察觉到频闪。通过实验知道,光源亮度愈高,其临界闪烁频率会相应提高。另外,如果光源振盪频率更高就不易察觉频闪。但当用照明光源来观察一个旋转物体时,人眼可察觉光源频闪就不是以50Hz为界限了。 一、检测评价工具、直观检测与评价频闪与频闪效应的工具,通常采用频闪检测专用陀螺。 二、检测标准、是以太阳光为标准的。太阳光的光通量是平滑稳定的,没有频闪与频闪效应危害。节能灯的光通量平滑稳定度,越接近太阳光,节能灯的频闪深度越小,频闪效应危害越小。 三、检测与评价的方法 1.先在太阳光底下选定一个平面,将专用检测陀螺放在平面上旋转。专用检测陀螺上的图案,是多道黑白相间的光环。在旋转的全过程中,陀螺上的图案,并不随着旋转的速度而发生变化,而是稳定固定。这种黑白相间,并且稳定固定的光环图案、色彩现象,表明太阳光没有频闪与频闪效应危害。 2.在室内选定一个平面,在上方垂直吊掛一盏高压汞灯,和多隻不同厂家牌号的节能灯,并将节能灯编号。对高压汞灯和多隻不同厂家牌号的节能灯,实施独立的开关控制。 3.点亮高压汞灯,将专用检测陀螺,放在高压汞灯下旋转。专用检测陀螺会产生多道色彩不同的光环,并且各道光环,会随着陀螺旋转速度的变化,表现出旋转方向、旋转速度、色彩的随机变化。这种图案、色彩的丰富变化现象,表明高压汞灯频闪与频闪效应危害非常严重。 4.分别点亮节能灯,分别旋转专用检测陀螺。专用检测陀螺的图案、色彩,会分别产生下列变化的现象。a、专用检测陀螺只产生多道黑白相间的光环,并且黑白相间的光环,随着陀螺旋转速度的变化。其旋转方向、旋转速度、色彩均不变化,稳定固定,近似于在太阳光底下的效果。表明这只节能灯,没有频闪与频闪效应危害。b、专用检测陀螺产生多道色彩不同的光环,并且各道光环,会随着陀螺旋转速度的变化,表现出旋转方向、旋转速度、色彩的随机变化,仅仅是色彩顏色较淡。表明这只节能灯仍产生频闪与频闪效应危害。c、在仍然产生频闪与频闪效应危害的节能灯中。色彩顏色相对较浓的节能灯,频闪与频闪效应危害相对严重些。色彩顏色相对较淡的节能灯,频闪与频闪效应危害相对轻一些。用频闪检测专用陀螺,评价节能灯频闪与频闪效应,直观筒便,易于操作。 在实际照明节电工程设计中,应选用没有频闪效应危害的绿色光源,构建一个明亮、清晰、舒适的照明环境。以上就是LED技术的相关知识,相信随着科学技术的发展,未来的LED灯回越来越高效,使用寿命也会由很大的提升,为我们带来更大便利。

    时间:2019-09-22 关键词: 电源技术解析 电光源 照明光源 led频闪效应

  • 是什么影响了LED封装取光效率

    是什么影响了LED封装取光效率

    现在大街上随吃可见的LED显示屏,还有装饰用的LED彩灯以及LED车灯,处处可见LED灯的身影,LED已经融入到生活中的每一个角落。LED被称为第四代照明光源或绿色光源,具有节能、环保、寿命长、体积小等特点,广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。 根据使用功能的不同,可以将其划分为信息显示、信号灯、车用灯具、液晶屏背光源、通用照明五大类。常规LED灯存在着亮度不足等缺憾,而导致普及率不够。功率型LED灯却有着亮度足使用寿命长等优势,但是功率型LED却有着封装等技术困难,下面就简单分析一下影响功率型LED封装取光效率的因素。 影响取光效率的封装要素 1.散热技术 对于由PN结组成的发光二极管,当正向电流从PN结流过时,PN结有发热损耗,这些热量经由粘结胶、灌封材料、热沉等,辐射到空气中,在这个过程中每一部分材料都有阻止热流的热阻抗,也就是热阻,热阻是由器件的尺寸、结构及材料所决定的固定值。设发光二极管的热阻为Rth(℃/W),热耗散功率为PD(W),此时由于电流的热损耗而引起的PN结温度上升为: T(℃)=Rth×PD PN结结温为: TJ=TA+Rth×PD 其中TA为环境温度。由于结温的上升会使PN结发光复合的几率下降,发光二极管的亮度就会下降。同时,由于热损耗引起的温升增高,发光二极管亮度将不再继续随着电流成比例提高,即显示出热饱和现象。另外,随着结温的上升,发光的峰值波长也将向长波方向漂移,约0.2-0.3nm/℃,这对于通过由蓝光芯片涂覆YAG荧光粉混合得到的白色LED来说,蓝光波长的漂移,会引起与荧光粉激发波长的失配,从而降低白光LED的整体发光效率,并导致白光色温的改变。 对于功率发光二极管来说,驱动电流一般都为几百毫安以上,PN结的电流密度非常大,所以PN结的温升非常明显。对于封装和应用来说,如何降低产品的热阻,使PN结产生的热量能尽快的散发出去,不仅可提高产品的饱和电流,提高产品的发光效率,同时也提高了产品的可靠性和寿命。为了降低产品的热阻,首先封装材料的选择显得尤为重要,包括热沉、粘结胶等,各材料的热阻要低,即要求导热性能良好。其次结构设计要合理,各材料间的导热性能连续匹配,材料之间的导热连接良好,避免在导热通道中产生散热瓶颈,确保热量从内到外层层散发。同时,要从工艺上确保,热量按照预先设计的散热通道及时的散发出去。 2.填充胶的选择 根据折射定律,光线从光密介质入射到光疏介质时,当入射角达到一定值,即大于等于临界角时,会发生全发射。以GaN蓝色芯片来说,GaN材料的折射率是2.3,当光线从晶体内部射向空气时,根据折射定律,临界角θ0=sin-1(n2/n1)。 其中n2等于1,即空气的折射率,n1是GaN的折射率,由此计算得到临界角θ0约为25.8度。在这种情况下,能射出的光只有入射角≤25.8度这个空间立体角内的光。据报导,目前GaN芯片的外量子效率在30%-40%左右,因此,由于芯片晶体的内部吸收,能射出到晶体外面光线的比例很少。据报导,目前GaN芯片的外量子效率在30%-40%左右。同样,芯片发出的光要透过封装材料,传送到空间,也要考虑材料对取光效率的影响。 所以,为了提高LED产品封装的取光效率,必须提高n2的值,即提高封装材料的折射率,以提高产品的临界角,从而提高产品的封装发光效率。同时,封装材料对光线的吸收要小。为了提高出射光的比例,封装的外形最好是拱形或半球形,这样,光线从封装材料射向空气时,几乎是垂直射到界面,因而不再产生全反射。 3.反射处理 反射处理主要有两方面,一是芯片内部的反射处理,二是封装材料对光的反射,通过内、外两方面的反射处理,来提高从芯片内部射出的光通比例,减少芯片内部吸收,提高功率LED成品的发光效率。从封装来说,功率型LED通常是将功率型芯片装配在带反射腔的金属支架或基板上,支架式的反射腔一般是采取电镀方式提高反射效果,而基板式的反射腔一般是采用抛光方式,有条件的还会进行电镀处理,但以上两种处理方式受模具精度及工艺影响,处理后的反射腔有一定的反射效果,但并不理想。目前国内制作基板式的反射腔,由于抛光精度不足或金属镀层的氧化,反射效果较差,这样导致很多光线在射到反射区后被吸收,无法按预期的目标反射至出光面,从而导致最终封装后的取光效率偏低。 4.荧光粉选择与涂覆 对于白色功率型LED来说,发光效率的提高还与荧光粉的选择和工艺处理有关。为了提高荧光粉激发蓝色芯片的效率,首先荧光粉的选择要合适,包括激发波长、颗粒度大小、激发效率等,需全面考核,兼顾各个性能。其次,荧光粉的涂覆要均匀,最好是相对发光芯片各个发光面的胶层厚度均匀,以免因厚度不均造成局部光线无法射出,同时也可改善光斑的质量。良好的散热设计对提高功率型LED产品发光效率有着显着的作用,同时也是确保产品寿命和可靠性的前提。而设计良好的出光通道,这里着重指反射腔、填充胶等的结构设计、材料选择和工艺处理,可以有效提高功率型LED的取光效率 对功率型白光LED来说,荧光粉的选择和工艺设计,对光斑的改善和发光效率的提高也至关重要。虽然LED在生活中处处可见,但是LED也还有一些不足需要我们的设计人员拥有更加专业的知识储备,这样才能设计出更加符合生活所需的产品。

    时间:2019-09-13 关键词: LED 电源技术解析 散热技术 照明光源

  • OLED有机平板灯堪称史上最理想的半导体照明光源

    在不伤害眼睛与身体的前提之下,节能照明为必要的选择,但适合白天工作使用的照明,不一定同样适合用于夜晚休息。近来的医学发现,夜间点灯对眼睛不一定好,尤其是近30年,夜晚大量使用电子照明设备以来,特别是照射强白光或蓝光,对人体健康方面,造成快速攀升的乳癌和结肠癌等现象,已引起先进国家注意。 因此,有机发光二极管(OLED)将为节能及人眼与生理安全的最佳照明方案,OLED照明技术具十几项优异特质,为人类史上最好的照明光源。 在欧盟带领下,许多国家已明文列出逐年禁用白炽灯泡的时间表,由于白炽灯泡每瓦能源仅产生15流明的亮度,将逐渐进入历史;白炽灯泡问世至今 130年,相对于蜡烛,算是相当短的一段时间。而60年前诞生的荧光灯管,其能量效率如今虽可达每瓦60~90流明亮度,但除节省能源外,其他诸多缺点及可能衍生的问题亦值得关注。 不过,在白炽灯泡被政策性强迫淘汰前,仍未看到更完善的灯源技术产生。白炽灯泡照明技术虽然较耗电、会产生高热,却也有光谱连续较温和、不闪烁且护眼的优点。而现阶段荧光灯虽然省电,但因含汞、含紫外线、光谱断续尖起与闪烁等问题,而即将被淘汰。 现在因不良照明而产生的问题逐一浮现,如何加速健康且节能的照明技术与产品实用研发的脚步,是科学家面临的挑战。以下将比较现有电子照明技术,并简述OLED照明兼顾节能、健康和优质的特性。 具可调色温/高演色性OLED优势明显 根据日本山形大学理工学研究所教授城户淳二的推估,使用OLED照明,到2020年,预计可减少670万吨,约2.3%的二氧化碳排放量。OLED的能量效率超过传统白炽灯泡且接近荧光灯管,并因其节能潜力,早在2000年美国能源部即每年投入3,000万美元进行研发。全球三大照明厂飞利浦 (Philips)、欧司朗(Osram)及奇异(GE)亦参与OLED照明应用的研究,2010年日本Lumiotech也接续推出试卖品。 在人体健康方面,不同于省电灯泡,OLED不含汞,且无紫外线,而荧光灯利用汞蒸气形成紫外线,再以紫外线激发荧光体发光,发光二极管(LED)也有部分是用紫外线激发出可见光,再形成白光,紫外线若有外露,将对人眼产生伤害。且OLED只需几颗小型电池,或是一颗9伏特方型电池,就可驱动发光,因其电压低,可安全随身携带。 2009年,台湾清大发表类太阳光OLED,其色温从2,000~8,000K,涵盖3,000K的早晨、5,500K的中午阳光及2,500K的落日阳光 (图1)。太阳在日出、日落与白天所发出的不同光色与色温,除给予人不同的氛围感受之外,更能调节人类与生物的生理时钟与节奏(图2)。低亮度和色温的光线,并不妨碍能抑制肿瘤的退黑激素分泌。 无论是LED、白炽灯泡或荧光灯管,都有眩光问题,其中以LED最严重,而OLED为自然平面光源,无光线集中刺眼的问题,适用于室内或车内之照明,且不会闪烁,亦可作为护眼灯具。另一方面,LED或荧光灯管,都有尖起的光色问题,当中以荧光灯最明显,但是OLED光色柔缓,较接近自然光(图3)。此外,白炽灯泡将95%的电用来产生热与红外光,因此为热光,相对的,因OLED光谱可调控,几乎不放射红外光,故又称为冷光。同时,点型光源的LED有严重高热问题,会导致组件发光效率下降、封装胶材劣化与使用寿命减短等,而OLED为薄片状,较容易散热。 由于OLED的演色性可高达95%以上,适合摄影、美术馆或博物馆之使用,加上冷光特质,特别适用于外科手术照明。根据美国能源部统计,超高演色性照明产品的市场产值,高过其他照明,可为发展重点。除可发出各种不同色温的类太阳光色外,藉由发光体的选择或参配,还能发出各种不同色光。在设计植物工厂的成长灯时尤为方便,并能按照不同植物吸收不同波长的需求,进行产品客制化。 荧光灯管无法调整亮度,但OLED灯具可以任意调整,无论日夜、居家或办公使用均适宜。此外,利用两种透明电极,OLED照明可做成透明状,关灯时可直接透视,有借光借景以扩展视野的效果;开灯时则可用于照明,并经由遮断视线达到隐私效果,这是其他灯具没有的功能。过去白炽灯泡、日光灯管或LED灯具皆不可折迭或弯曲,直到软性OLED技术(图4)出现,可挠曲且拥有不易破裂的特性,将使照明产品与应用技术推陈出新,并超出现有的想象。最后,LED虽然很小一颗,但经过封装及装置散热机制之后就不再轻巧,OLED则相对轻薄,因此适用于有高度节省油耗需求的飞机等照明及人体的显示佩带(图5)。 图5 OLED头带与OLED显示球鞋可让夜间慢跑更安全 寿命/效率/成本挑战待克服 就技术面而言,OLED照明现阶段所面对的挑战有寿命、效率与成本三项。OLED组件的使用寿命和使用亮度的平方成反比,也就是说,当使用亮度变成两倍时,其使用寿命将变成原来的四分之一。由于OLED组件寿命与其效率高低有关,拜高效率组件之赐,特别是组件内部发光与外部发光结构的设计改良,白光 OLED能量效率跃增100%,其原有寿命亦从10万小时推进到20万小时,如此一来,就仅剩该项技术量产效益的问题。 OLED的效率近年来有极大的进步,以白光OLED为例,其能量效率已达每瓦100流明,和省电荧光灯的每瓦60~90流明表现相近。此效率即便只有LED的一半,也可与之竞争,因为LED在晶粒封装与光线分散后,加上高温致使效率下滑因素,其能量效率几乎减半。 事实上,OLED照明的制造成本才是决胜关键,其首要决定性关键为专利,其次是设备,再来才是模块与材料。台湾对国外设备将近百分之百的依赖度,将是最大的隐忧。目前国内如工研院机械所,正努力提案研发新制造设备并开发自有制造技术,将可大量提高材料使用率,并加快生产速率,直接降低生产成本,有效提升全球竞争能力。 色温对人的生理时钟及健康的重要影响,应是照明光源首要功能指针。低色温光线,像是落日余晖,较不会妨碍退黑激素的产生,进而抑制肿瘤,并帮助人体放松、有益睡眠。而高色温的光线,可以刺激清醒激素的产生,给人好精神。白天和夜晚,工作或休息,应使用不同色温的照明。超高演色性照明可提高居家或商场摆设的质量,而OLED的色温及演色性,均可容易设计调整。 类太阳光OLED把如户外自然的太阳光源带到室内,从此人们可享受像在户外有日落、日出与晴天的太阳光色情境。色温可调类太阳光OLED对于照明、摄影、装潢、心理、医学及农业等领域发展,均将有所帮助,冬日或长期无阳光照射的地区,如芬兰因长期照射不到日光而发生严重忧郁,甚至自杀的现象,或可因此照明而改善。 就技术面而言,OLED照明目前所面对的挑战,有寿命、效率与成本问题,而制造成本为决胜的关键。OLED具有其他光源无法提供的功能,如温和、自然、色温可调、透明与可挠等,这些特质是OLED的致胜关键。OLED技术在近年的快速进展,给了人们节能且健康的新照明选择。

    时间:2012-05-16 关键词: 半导体 平板 OLED 照明光源

  • OLED照明:跳出照明光源“点”的束缚

    作为新一代照明而备受好评的OLED照明,与灯泡的“点”发光不同,“面”发光的光线柔和不刺眼。价格虽然还比较高,但在店铺陈列等用途中有望逐渐普及。 停电结束后第一盏点亮的荧光灯。走过漫漫长路后看到家中窗口透出的光亮。对于在东日本大地 震中精疲力尽的人们,一盏灯带来了莫大的安慰。 很久很久以前,学会生火的人类祖先第一次掌握了“光”。经过漫长的时间,随着灯泡的发明,从荧光灯进化到LED(发光二极管)照明的光正在寻求新的“发展”。那就是跳出“点”的束缚,实现“面 ”发光的OLED(电致发光)照明。 “请仔细看这块面板。不刺眼吧?”三菱化学公司OLED业务推进室室长川名真递过来一块边长14cm的正方形薄板。这块灯泡色的薄 板确实可以盯着看,就像是用透明的鲜艳水彩上色而成。“说起来,要是拿着其他照明的话,会觉得热吧”。若不是这样一说,笔者还完 全没觉得热。OLED是面发光而非点发光,因此热量也会大面积发散,不会集中到一点发热。 该公司和旗下的三菱化学媒体公司与先锋公司联手,开发出了使用这种OLED的照明。这款照明 已经以“VELVE”的商品名从4月下旬开始供应样品,预定7月公开批量销售。 OLED正如其名,是由含碳的有机物制成。由有机物制成的薄膜是光源。正负电极像三明治的面 包一样分居两侧,夹在中间的有机物相当于馅料,在电子撞击后发出光线。为了使光发散出去,正极是透明的。 OLED照明“面”上浮现出若干鲜艳的光芒。由负极、上引层、有机物制成的发光层、基层 、正极、玻璃等组成的表面基板结构可以发出光线。 正负电极之间3层的厚度仅为150纳米(纳为10亿分之1)。均匀形成如此微细的层十分困难。一般 来说,OLED是通过气化材料后形成薄膜的“蒸镀”法,仔细地制成薄且均匀的膜。1997年在全球率先开始量产OLED的先锋一直采用在 真空中蒸镀材料的“真空蒸镀法”生产手机屏幕使用的OLED。 在上述流程中,三菱化学与先锋开发的VELVE在制作基层时没有采用蒸镀,而是采用了涂敷的方法 。专用材料由三菱化学开发,只需涂抹液态材料干燥即可。这种方式与各层极薄的蒸镀相比,易于避免电极之间短路等影响照明的问题。尤其是把有 机EL应用于照明时,像开头介绍的面板一样,14cm见方的尺寸必须保证品质均匀。 在开发阶段,发光层、即有机物的涂敷也获得了成功。其最大优点在于减少成本。使用气化材料 的蒸镀方法时,虽然极为少量,但材料难免会发散到空气中。如果以液体的形式直接涂抹,就可以毫不浪费地充分利用昂贵的材料。 1块面板实现“全彩照明” 另外,VELVE还具有用1块面板变换出各种颜色的“调光”功能。川名称,“能够 实现的颜色有1000万种以上,是真正的全彩”。1块面板变换颜色的OLED照明在世界上同样史无前例。 对于调光,先锋OLED照明业务推进室室长井田和长表示,“使用了在显示器中培育的技术 ”。上面的OLED截面图与普通产品相比,有一个很大的不同。一般来说,普通产品是把分别发出红、蓝、绿等三原色光线的有机物重叠表现光 的色彩。但VELVE没有叠加3色的有机物,而是平行排列。 当颜色接近红色时,平行排列的发光层中,红色层强烈发光。正是通过使用类似电视的显示器控 制技术,色彩的改变才得以实现。 但不同于价格明显下跌的平板电视,从4月上市的VELVE的样品价格来看,接通电源即可使用的全 套器具为1块9万日元。虽说是“全彩照明”,但价格还是太高。 OLED正如名称中的“有机”那样,材料制造是化学厂商的长项。 KANEKA上市5种颜色 KANEKA公司在3月22日上市了OLED照明灯。包括白、红、橙、蓝、绿5种颜色。在此之前,有机 EL照明以白色居多,同时量产5种颜色的公司在全球还是首家。这款照明灯是尺寸为6cm见方的正方形,厚度为0.6mm。1块仅重几克,重量之轻几乎难 以想象这是照明灯。 KANEKA公司在意大利米兰召开的全球最大规模的设计活动“MILANO SALONE”上展示OLED照明。约150m2的会场内,墙壁一片漆黑,2500块OLED照明用细黑线悬挂在天花板上。希望在现场展现出五彩缤纷的面板浮在空中的景象。KANEKA的OLED业务开发计划市场开发部门领导河野正彦说,“希望观众在视线的高度感受OLED照明的薄度”。 散热确保亮度 鉴于OLED照明前景看好,各公司正在生产方法的改进上相互竞争。河野称,KANEKA产品的特征 是“光线明亮”。这一点归功于易于散热的结构。 OLED的发光部分一旦接触到氧气,就会因氧化发生劣化。为了防止这种情况发生,一般来说是把包括电极在内的发光部 分整个用薄玻璃包覆。但在这种情况下,为了避免与玻璃接触,必须留有缝隙,热量难以发散。传导热量的是前表面的玻璃部分。因为玻璃是不容易 导热的材料,所以集中通电后容易过热,从而损坏。从结果来看,增加功率提高亮度的难度会加大。 要想使发光部分的光线发散出来,前表面的材料必须采用透明的玻璃。在此基础上,KANEKA又用 特殊的无机物包裹住了发光部分。只要在后面安装铜和铝等容易导热的材料,使热量能够传递到整体,就可以避免部分过热的情况。 这项成果与OLED的亮度息息相关。照明的亮度有一种表现方式是以1根蜡烛的亮度为单位的 “坎德拉”,普通荧光灯的亮度据说为7000坎德拉/m2。KANEKA的OLED照明最大为5000坎德拉。亮度直逼荧光灯。 但是,与三菱化学和先锋的产品一样,价格依然很高。该公司表示,一般来说,OLED的生产成 本约为200万日元/m2。如果是10cm见方,价格为2万日元。但在当今世界,技术也是日新月异。如今,KANEKA正在以1年后生产成本降低到一半以下, 若干年后减少到10分之1为目标,继续进行着开发。

    时间:2011-06-29 关键词: 照明 OLED 照明光源

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