LED燈具培訓資料(XXXX年)(共39張)(PPT 39頁)

1、LED燈具基礎知識培訓日期：2013.03.05 LED項目開發(fā)部7/22/20221第1頁，共39頁。 內容介紹1.LED光源2.鋁基板3. LED電源4.LED燈具外殼7/22/20222第2頁，共39頁。LED燈具組成不管任何一種燈具，都由以下幾部分組件構成1、電源輸入接口：起連接電源的作用，如球泡燈的燈頭 。2、外殼：一般由散熱良好的鋁型材構成，燈具的外形特征，LED散熱作用，外殼的散熱設計直接影響到燈具的使用壽命。3、燈罩：不僅僅是罩在燈上為了使光聚集在一起的作用，還可以防止觸電，對保護眼睛也有作用，所以每個燈上都會有燈罩 有PC燈罩、玻璃燈罩、塑料燈罩4、LED光源：由N個LED組

2、合在一起，是燈具的核心部件，燈具均通過它發(fā)出可見光5、驅動電源：因為單個LED工作電壓為低電壓(2.83.6VDC)，且工作電壓范圍很窄，直接供電，LED不能正常工作，且極易損壞，必須通過電路對輸入電源進行恒壓恒流控制，驅動電源的優(yōu)劣直接影響到LED和整個燈具的使用壽命7/22/20223第3頁，共39頁。LED光源-小功率LED小功率LED(單顆LED功率0.03-0.2瓦 ) 直插式LED:按膠體形狀分：3mm、4mm、5mm、8mm、10mm、12mm、方形、橢圓形、墓碑形、還有一些特殊形狀等等；一般小功率LED的驅動電流都是20mA, 食人魚LED:也是直插式LED的一種,因為其散熱比

3、較好, 它的驅動電流是50mA 貼片式LED:3020,3528,5050,貼片LED的叫法是根據長*寬的尺寸來命名的,例如:3020表示LED的長度是3mm,寬度是2mm;3528表示LED的長度是3.5mm,寬度是2.8mm. 3020,3528的驅動電流是20mA,5050的驅動電流一般是60mA7/22/20224第4頁，共39頁。LED光源-小功率LED貼片3020貼片3528貼片5050食人魚直插式LED1直插式LED27/22/20225第5頁，共39頁。LED光源-小功率LED7/22/20226第6頁，共39頁。LED光源-大功率LED大功率LED:廣義上說就是單顆LED光源

4、功率大于0.35W(含0.35W)的?；旧衔覀円?W，2W，3W的為主。 7/22/20227第7頁，共39頁。LED光源內部結構7/22/20228第8頁，共39頁。由N個1WLED芯片通過串并聯(lián)的方式連接并封裝在一個LED支架里的光源，常用有10W，20W，30W，50W，70W，100W，150W。LED光源-集成式LED7/22/20229第9頁，共39頁。LED光源-集成式LED應用7/22/202210第10頁，共39頁。LED光源-芯片LED芯片廠家是很多的，目前市面上用得最多，質量最穩(wěn)定的當屬CREE。而國內封裝廠商，用得較多的是臺灣生產幾個品牌。國外 Cree、 Osram

5、、Lumileds、 SDK、Semileds、日亞、東芝 、豐田合成 品質較高 ,藍白光為主 ,價格較高 臺灣地區(qū) 卓研、廣稼、洲磊、洲技、聯(lián)鼎、矩鑫、華上、南亞、璨圓、晶元、光磊、鼎元、聯(lián)晶、國通、聯(lián)銓、聯(lián)勝、漢光、佳大、奇美、泰谷、茂彰、聯(lián)亞、巨鎵、光宏、全新、連勇、新元砷、新世紀 高、中、低端 ,顏色、波長齊全 ,價格適中 7/22/202211第11頁，共39頁。LED光源的選擇 現(xiàn)階段,LED價格差異較大,質量差異也大,如何選擇適合的LED,一般需了解以下幾方面芯片廠家:國內封裝用得較多的芯片廠家:CREE,普瑞,晶元,光宏,泰谷,奇力等,價格從高到低（紅色為我們用得較多的芯片廠家

6、）芯片大小:45mil,40mil,38mil,30mil,24mil,同廠家芯片,芯片大的比芯片小的貴. 1mil=千分之一英寸=25.4um封裝工藝:LED的支架和透鏡材料不同也是影響價格的重要因素之一,透鏡有的用PC材料,有的用硅膠,PC材料透鏡不能過回流焊,只有是手工焊接亮度:目前LED亮度有很多等級,有60-70Lm/W,70-80Lm/W,80-90Lm/W,90-100Lm,100-110Lm/W,價格也不盡相同。一致性：LED的顏色、亮度、電壓降和視角的不同而對其進行分類包裝的能力。高品質LED供應商會向客戶提供工作特性一致的產品，而品質較低的LED供應商則只能提供類似于“混裝

7、”的LED。7/22/202212第12頁，共39頁。鋁基板為了更好的解決散熱問題，焊接LED的線路板需用到鋁基板，而不是普通的FR4，22F線路板。鋁基板pcb由電路層(銅箔層)、導熱絕緣層和金屬基層組成。電路層要求具有很大的載流能力，從而應使用較厚的銅箔，厚度一般35m280m;導熱絕緣層是PCB鋁基板核心技術之所在，它一般是由特種陶瓷填充的特殊的聚合物構成，熱阻小，粘彈性能優(yōu)良，具有抗熱老化的能力，能夠承受機械及熱應力。金屬基層是鋁基板的支撐構件，要求具有高導熱性，一般是鋁板。工藝要求有：鍍金、噴錫、osp抗氧化、沉金、無鉛ROHS制程等?；?鋁基板產品特點：絕緣層薄，熱阻小;無磁性;

8、散熱好;機械強度高產品標準厚度：0.8、1.0、1.2、1.5、2.0、2.5、3.0mm銅箔厚度：1.8um35um70um105um140um特點:具有高散熱性、電磁屏蔽性，機械強度高，加工性能優(yōu)良。用途:鋁基板是承載LED及器件熱傳導，散熱主要還是靠面積，集中導熱可以選擇高導熱系數(shù)的板材，比如美國貝格斯板材;慢導熱或散熱國產一般材料即可，價格相差較大。7/22/202213第13頁，共39頁。鋁基板決定鋁基板的價格因素： 板材厚度，工藝要求，鋁材的導熱系數(shù)。7/22/202214第14頁，共39頁。LED驅動電源知識理想的LED驅動電源其實就是一個高效率，具有多種異常保護功能（開路、過壓

9、、短路）的開關電源。輸入端是交流市電，輸出是滿足LED工作的恒定電壓和電流LED驅動電源的主要技術要求： 1、寬輸入電壓范圍（輸入AC90-265V都能正常工作） 2、寬工作環(huán)境溫度（-35oC-70oC溫度環(huán)境下能正常工作） 3、恒流輸出：輸出恒定的電流（所以LED驅動電源也稱恒流源） 4、異常保護功能：過載，短路，過壓，超溫保護 5、可靠性和長壽命：因LED壽命超長，必須配備與之匹配的電源。 6、符合相關安規(guī)認證要求（有需要時）7/22/202215第15頁，共39頁。LED驅動電源知識驅動電源的關鍵部件：電解電容，驅動IC，開關功率管，變壓器電解電容電源壽命的瓶頸 一般的電解電容在105

10、oC的壽命是1000小時，LED球泡內部溫度一般達到75oC屬正常范圍，按照每降10oC,電容壽命增加一倍，也只有 8000小時，而LED壽命達5萬小時以上。所以須選用6000小時以上（105oC）的長壽命電解電容，這樣在75oC時壽命可達48000小時驅動IC驅動電源的核心部件，是電源穩(wěn)定的保證 驅動IC廠家或品牌較多，功能也不同，價格也差別較大，高檔次的一般有美國的安森美（ON）IC型號前綴為NCP;PI（Power Integrations ），IC型號前綴有LNK，TNY，TOP;IWATT，IC型號前綴為IW。但大部分都是使用國產的，因為國產的驅動IC都是在國外芯片的基礎上開發(fā)，性能

11、穩(wěn)定性稍微差一點，但是價格卻相差甚遠，國內一線品牌的有：華潤矽威，IC前綴為PT，士蘭微，IC前綴為SA，SD，昂寶(On-Bright)，IC前綴為OB。國內二線品牌：BCD，晶豐，芯聯(lián)，啟達，民展微，啟臣微，我們公司目前使用的是BCD，晶豐，啟臣微廠家的驅動IC。 7/22/202216第16頁，共39頁。LED驅動電源知識內置低壓驅動電源內置高壓驅動電源外置高壓驅動電源實例：7/22/202217第17頁，共39頁。LED的驅動 LED驅動簡單的說就是給LED提供正常的工作條件（包括電壓、電流）的一種電路。好的驅動還能隨時保護LED，如過熱、過流、開路等。按照應用場合和功能常用的有一.D

12、C-DC LED驅動1.電阻限流電路此電路簡單，但調節(jié)性差；效率低。外置高壓驅動電源7/22/202218第18頁，共39頁。LED的驅動一.DC-DC LED驅動2.線性恒流源電路 效率不是很高； 最小輸入電壓需大于MOSFET或三極管與負載之和，電路才可以動作7/22/202219第19頁，共39頁。LED的驅動一.DC-DC LED驅動 3.開關型恒流源電路 3.11 buck型 buck變換器是降 壓變換器，不適于輸 入電壓低或多個LED 串聯(lián)的場合。7/22/202220第20頁，共39頁。LED的驅動一.DC-DC LED驅動 3.開關型恒流源電路 3.12 buck型電路實例7/

13、22/202221第21頁，共39頁。LED的驅動一.DC-DC LED驅動 3.開關型恒流源電路3.21 boost型Boost變換器通過電感輸出電壓提高至比輸入更高的期望值7/22/202222第22頁，共39頁。LED的驅動一.DC-DC LED驅動3.開關型恒流源電路 3.22 boost型電路實例7/22/202223第23頁，共39頁。LED的驅動一.DC-DC LED驅動3.開關型恒流源電路3.31 buck-boost型Buck-boost輸入傳遞輸出的能量須先存儲于電感中，另外兩種不具有此特性。7/22/202224第24頁，共39頁。LED的驅動一.DC-DC LED驅動3

14、.開關型恒流源電路3.32 buck-boost型電路實例7/22/202225第25頁，共39頁。LED的驅動二.AC-DC LED驅動1.鎮(zhèn)流電容驅動此方案優(yōu)點是簡單、成本低；缺點是電流穩(wěn)定度不高，效率也不高。7/22/202226第26頁，共39頁。LED的驅動二.AC-DC LED驅動2.非隔離型恒流驅動7/22/202227第27頁，共39頁。LED的驅動7/22/202228第28頁，共39頁。LED的驅動二.AC-DC LED驅動3.隔離型驅動7/22/202229第29頁，共39頁。LED的驅動7/22/202230第30頁，共39頁。LED燈具外殼LED燈具的外殼的材質一般為

15、鋁材，鋁具有良好的導熱性，易成型，易表面處理等優(yōu)點。材料、表面處理工藝、產品的厚度等是決定產品價格的重要因素。7/22/202231第31頁，共39頁。LED燈具知識問答1.什么是大功率LED燈具?答:一種采用大功率LED作為光源的照明器具。2.大功率LED燈具與傳統(tǒng)燈具相比有何的優(yōu)勢?答:1.高光效 2.高節(jié)能 3.光色多 4.安全性高 5.設計形狀的多樣性 6.壽命長 7.快速響應 8.燈具結構合理 9.利環(huán)保,環(huán)保效益更佳，10.運行成本低 11.色溫變化不大,小于100K,色溫一致性好12.流明維持率高,光衰慢,使用5000小時左右光衰不超過10%。3.大功率LED燈具如何散熱的?答:

16、采用熱管把LED光源產生的熱量傳導到散熱器上,再利用散熱器的面積進行熱輻射散熱和空氣空冷散熱。4.LED為何節(jié)能？答:高亮度單色光的LED已經在市場上取得了進展.盡管它們與傳統(tǒng)的燈泡相比更加昂貴，但是它們的優(yōu)點完全可以抵消其較高的價格，即它具有更高的性價比.首先，一個紅色LED發(fā)光達到某個亮度時所需消耗的能量是15瓦，而傳統(tǒng)的燈泡要達到同等量度則要消耗高達150瓦的能量；另外據科學家們測定，LED通電發(fā)光時，有10%的電能可以轉化成光能，而白熾燈泡的轉化效率只有7-8%，由此可見，要達到同等的照明效果，LED燈比白熾燈節(jié)能是顯而易見的了。7/22/202232第32頁，共39頁。LED燈具知識

17、問答5.LED為何壽命長？答:白熾燈的發(fā)光機理是電能將發(fā)光鎢絲進行加熱而發(fā)光的，經過相當長時間的加熱，鎢絲就會老化甚至燒斷，至此，白熾燈泡的壽命也就此告終了，而發(fā)光二極管的發(fā)光機理是由二極管特殊的組成結構決定的，二極管主要由PN結晶片、電極和光學系統(tǒng)組成，當在電極上加上正向偏壓之后，使電子和空穴分別注入P區(qū)和N區(qū)，當非平衡少數(shù)載流子和多數(shù)載流子復合時，就會以輻射光子的形式將多余的能量轉化為光能。其發(fā)光過程包括三個部分：正向偏壓下的載流子注入、復合輻射和光能傳輸。由此可見二極管主要是靠載流子的不斷移動而發(fā)光的，不存在老化和燒斷的現(xiàn)象，其特殊的發(fā)光機理決定了它的發(fā)光壽命長達5-10萬個小時.LED

18、照明燈具我們必須認識到，單個或多個白光LED與用作照明光源的燈具的概念是有差異的.到目前，國內外所研發(fā)和生產的白光LED還遠不能達到照明光源的要求.我們應該利用和發(fā)揮我國在發(fā)展各類小型緊湊型熒光燈在世界所處的優(yōu)勢和先進技術，抓住機遇，在發(fā)展新固體光源中有所作為.白光LED在實現(xiàn)照明光源的燈具所面臨的一些重大問題與緊湊型熒光燈曾面臨已解決或正在解決的問題相似.7/22/202233第33頁，共39頁。LED燈具知識問答、燈具中安裝的AC-DC轉換電路應適應LED電流驅動的特點 這個電源既要有供LED所需的接近恒流的正向電流輸出，又要有高的轉換率，以保證LED安全可靠工作，當然還要注意成本.、LE

19、D燈具可靠性 影響燈具可靠性的因素主要是LED器件和上述電氣元器件.我司所用的LED光源為世界一流廠商的,電器配件的主要元器件為歐美廠商的.、燈具散熱 單個LED導熱的克服，并不等于照明光源燈具散熱的解決,隨著大功率、大尺寸、高亮度芯片發(fā)展,LED器件和燈具的散熱必須解決。我司大功率LED燈具采用熱管導熱,熱輻射和自然空冷的方式散熱.根據LED的HATIZ定理:LED工作溫度為25以下時,使用壽命為10萬個小時,25-50時,使用壽命為5萬個小時,50-75時,使用壽命為2萬個小時,75-100 時,使用壽命為1萬個小時, 100-125時,使用壽命為5千個小時, 125-150時,使用壽命為2千個小時.7/22/202234第34頁，共39頁。LED燈具知識問答6.影響大功率LED燈具的使用壽命的關鍵因素有哪些?答:1.開關電源的使用壽命,2.LED光源本身的光衰和散熱結構組成,3.整個大功率LED燈具的散熱結構設計.7.大功率LED燈具有多長的使用壽命?答:根據LED的HATIZ定理:LED工作溫度為25以下時,使用壽命為10萬個小時,25-50時,使用壽命為5萬個小時,50-75時,使用壽命為2萬個小時,75-100 時