第一篇：大功率LED燈散熱器介紹
大功率LED燈散熱器介紹
所謂led(Light-emitting Diode的縮寫(xiě))燈是指采用半導(dǎo)體發(fā)光二極管技術(shù)做為發(fā)光源的一種新型環(huán)保照明產(chǎn)品。LED 燈具有省電節(jié)能，易控制、免維護(hù)、安全環(huán)保、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，其使用壽命可達(dá)50,000-100,000小時(shí)，遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)鎢絲燈泡的 1,000 小時(shí)及螢光燈管的10,000 小時(shí)。LED作為一種新型的節(jié)能、環(huán)保綠色光源產(chǎn)品，必然是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。
不過(guò)目前LED燈具產(chǎn)品尚有不足，除價(jià)格較高外，發(fā)光效率偏低，工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生較多的熱量，需要散熱器將熱量導(dǎo)出并散發(fā)到環(huán)境中，否則將會(huì)影響LED的壽命甚至無(wú)法工作。
一.普通照明大功率LED燈具(1W以上)介紹
1.常見(jiàn)類(lèi)型——球泡燈、射燈、蠟燭燈、管燈、吸頂燈、路燈、車(chē)燈等，并根據(jù)接口的規(guī)格不同有很多型號(hào)(部分燈具樣品如下圖)：
2.構(gòu)成——通常包括燈罩、LED燈板、散熱器、驅(qū)動(dòng)電源、接口、絕緣膠或套(一般用
于金屬散熱器)等(如下圖示)：
二.LED散熱器的作用及工作原理介紹
散熱器的主要作用是將LED芯片工作中產(chǎn)生的熱量不斷導(dǎo)出并散發(fā)到環(huán)境中，使芯片的溫度保持在所要求的范圍內(nèi)，從而保證LED燈能夠正常工作。散熱器的好壞主要取決于散熱器的熱阻，熱阻越小，相同條件下LED燈結(jié)溫越低，LED結(jié)溫越低，芯片使用壽命就會(huì)越長(zhǎng)。散熱器的熱阻應(yīng)該包括導(dǎo)熱熱阻和散熱熱阻兩部分。對(duì)于一定形狀的散熱器，導(dǎo)熱熱阻主要與散熱器材料的導(dǎo)熱系數(shù)有關(guān)，導(dǎo)熱系數(shù)越大，導(dǎo)熱熱阻越小，導(dǎo)熱效果越好;在一定環(huán)境條件下，散熱熱阻主要取決于散熱器的散熱面積以及散熱器表面材料的輻射系數(shù)，散熱面積越大、輻射系數(shù)越高，散熱熱阻越小，散熱效果越好。因此，LED燈具散熱器必須具有一定的散熱面積，同時(shí)制作散熱器的材料必須具有一定的的導(dǎo)熱性和較高的熱輻射系數(shù);另外，導(dǎo)熱材料本身還應(yīng)具有重量輕、易加工、價(jià)格低等特點(diǎn)。
三.常見(jiàn)LED散熱器不同材質(zhì)介紹
所謂LED散熱器就是能夠?qū)ED芯片工作中產(chǎn)生的熱量快速地導(dǎo)出并散發(fā)到環(huán)境中的一個(gè)元件，因此作為散熱器僅具有一定的散熱面積是不行的，制作散熱器的材料必須具有一定的導(dǎo)熱性，也就是要具有較高的熱導(dǎo)率，才能將芯片產(chǎn)生的熱量不斷導(dǎo)出，并最終散到環(huán)境中;當(dāng)然對(duì)于導(dǎo)熱材料，除了導(dǎo)熱性外，還應(yīng)當(dāng)具有比重小、價(jià)格低、強(qiáng)度高、容易加工等
特點(diǎn)。
常用材料通常包括金屬材料，無(wú)機(jī)非金屬材料和高分子材料三大類(lèi)，其中高分子材料又包括塑料、橡膠、化學(xué)纖維等。導(dǎo)熱材料一般為金屬和部分無(wú)機(jī)非金屬材料。在常見(jiàn)金屬中，鋁和銅的導(dǎo)熱系數(shù)比較高，但銅的價(jià)格高，比重大，加工性不如鋁，而鋁質(zhì)散熱器完全能滿(mǎn)足LED散熱的要求，因此在LED金屬散熱器中以鋁質(zhì)散熱器為主，銅質(zhì)散熱器并不多見(jiàn)，另外也有少量散熱器是鐵質(zhì)的。導(dǎo)熱性好的無(wú)機(jī)非金屬材料加工前一般多為粉末狀，需要經(jīng)過(guò)特種工藝加工成型，加工成散熱器后基本為陶瓷狀;有些無(wú)機(jī)非金屬材料導(dǎo)熱系數(shù)很高又非常絕緣，但價(jià)格很高，如金剛石、氮化硼、氮化鋁等;有些雖然導(dǎo)熱系數(shù)高但不絕緣，類(lèi)似金屬，如石墨、碳纖維等;并且將無(wú)機(jī)非金屬粉末加工成形狀復(fù)雜的陶瓷散熱器是非常困難的，因此，雖然陶瓷LED散熱器是有應(yīng)用的，但存在很大的局限性，需要進(jìn)一步完善和提高。高分子材料本身導(dǎo)熱性是比較差的，但如果將導(dǎo)熱性好的金屬粉末或非金屬粉末添加到塑料或橡膠中，制成導(dǎo)熱塑料或橡膠等，其導(dǎo)熱性會(huì)大幅提高。導(dǎo)熱橡膠因其特有的彈性，是其它導(dǎo)熱材料無(wú)法替代的，因此在某些領(lǐng)域已經(jīng)廣泛應(yīng)用，但因其剛性較差，作為散熱器材料可能不太合適，目前尚未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道;導(dǎo)熱塑料單獨(dú)或配以金屬嵌件做成的LED散熱器是最近開(kāi)發(fā)成功的新一代LED散熱產(chǎn)品，如果設(shè)計(jì)得當(dāng)，可以達(dá)到壓鑄鋁散熱器的散熱效果，并且外表面絕緣，使用更加安全，是今后LED散熱器發(fā)展的方向。下面就幾種常見(jiàn)不同材質(zhì)的LED散熱器簡(jiǎn)單作一介紹。
1.鋁質(zhì)散熱器——目前較常見(jiàn)的LED散熱器主要是鋁質(zhì)散熱器，一般包括壓鑄鋁和拉伸鋁散熱器兩種。主要原因是金屬鋁的導(dǎo)熱系數(shù)較高，比重小，易加工，價(jià)格便宜等。其中壓鑄鋁散熱器是目前最常用的，其導(dǎo)熱系數(shù)70-90W/m.K，外形較美觀，形狀可多變，價(jià)格適中;缺點(diǎn)是本身不絕緣，為了安全需要增加絕緣膠或套，而絕緣膠或套一般導(dǎo)熱較差，對(duì)散熱是不利的，同時(shí)成本也會(huì)增加。另外，壓鑄鋁散熱器模具成本高，不利于新品的開(kāi)發(fā);生產(chǎn)過(guò)程需要消耗較多的能源，并且二次加工成本偏大。拉伸鋁散熱器導(dǎo)熱系數(shù)200W/m.K左右，導(dǎo)熱很好，一次加工成本較低，但往往需要二次加工，二次加工成本較高，而且形式較單一，同樣需要增加絕緣處理，目前主要用于路燈及較大功率的室內(nèi)LED照明。
2.導(dǎo)熱塑料散熱器——由國(guó)外幾家大公司開(kāi)發(fā)出的導(dǎo)熱塑料LED燈具散熱器，不僅解決了鋁質(zhì)散熱器本身不絕緣的問(wèn)題，而且散熱器的重量也有所減輕。目前生產(chǎn)LED散熱器導(dǎo)熱塑料的公司主要有荷蘭的帝斯曼，美國(guó)的SABIC，日本的 東麗公司等。導(dǎo)熱塑料主要是由尼龍、PBT等耐熱性好的塑料加入高導(dǎo)熱的無(wú)機(jī)填料，如氮化鋁、氮化硼等組成;其本身導(dǎo)熱系數(shù)并不是很高，一般只有1-6W/m.K左右，用導(dǎo)熱塑料單獨(dú)制成的LED散熱器散熱性也不是很好，只能用于較小功率的LED產(chǎn)品，因此實(shí)際上導(dǎo)熱塑料散熱器一般是由導(dǎo)熱塑料和內(nèi)嵌鋁件兩部分組成。鋁件采用沖壓鋁材，導(dǎo)熱系數(shù)200W/m.K以上，這種鋁塑復(fù)合散熱器的散熱性甚至可以與壓鑄鋁散熱器的散熱效果接近或相當(dāng)，加工也相對(duì)容易。但是，現(xiàn)有導(dǎo)熱塑料的售價(jià)是相當(dāng)高的，約合200-300元人民幣/Kg，制成散熱器的價(jià)格也比壓鑄鋁散熱器高，雖然在一些生產(chǎn)LED燈具的大公司如飛利浦公司等有一定應(yīng)用，但近期是無(wú)法大量替
代鋁質(zhì)散熱器的。
3.Thertrans導(dǎo)熱塑料散熱器——最近由上海合復(fù)新材料科技有限公司獨(dú)立開(kāi)發(fā)完成的導(dǎo)熱塑料散熱器Thertrans是由該公司開(kāi)發(fā)的導(dǎo)熱塑料Therpoxy(已申請(qǐng)專(zhuān)利)和內(nèi)嵌鋁件(鋁件材質(zhì)同熱塑性LED散熱器)構(gòu)成。Therpoxy導(dǎo)熱塑料是由樹(shù)脂加入部分導(dǎo)熱填料及其它相關(guān)材料混合而成的一種導(dǎo)熱塑料，其導(dǎo)熱系數(shù)3.6W/m.K，價(jià)格每公斤100元人民幣左右。該材料具有導(dǎo)熱、絕緣、阻燃、耐熱、環(huán)保、耐老化、易成型、重量輕、價(jià)格較低等特點(diǎn)。其中阻燃可達(dá)到UL94V01.3mm，環(huán)保已完成ROHS認(rèn)證，表面耐擊穿電壓4000V以上。Thertrans導(dǎo)熱塑料散熱器外形美觀，試樣多變，可用注塑機(jī)加工成型，其重量比相同形狀壓鑄鋁散熱器低三分之一左右，而且不必另外增加絕緣處理，甚至可以將螺紋口等與散熱器一起成型，有效減少了LED燈具生產(chǎn)廠家的組裝工序及成本。從測(cè)試結(jié)果看，Thertrans導(dǎo)熱塑料散熱器的散熱效果可以和相同形狀壓鑄鋁散熱器接近、相當(dāng)甚至略好，說(shuō)明Thertrans散熱器的綜合導(dǎo)熱系數(shù)與壓鑄鋁相差不大，或者說(shuō)相同形狀的Thertrans導(dǎo)熱塑料散熱器和壓鑄鋁散熱器的熱阻基本一致。
Thertrans導(dǎo)熱塑料散熱器的導(dǎo)熱機(jī)理是LED產(chǎn)生的熱量首先通過(guò)鋁基板迅速傳導(dǎo)給內(nèi)嵌鋁件，再由鋁件通過(guò)導(dǎo)熱塑料傳導(dǎo)到散熱器外表面，最后散熱器外表面的熱量通過(guò)對(duì)流和熱輻射等方式散發(fā)到環(huán)境中。另外一般塑料的熱輻射系數(shù)都高于金屬鋁，因此導(dǎo)熱塑料散熱器表面到環(huán)境輻射散熱的效果應(yīng)該好于相同外形的鋁質(zhì)散熱器，即導(dǎo)熱塑料散熱器的輻射散
這種Therpoxy導(dǎo)熱塑料還可以通過(guò)加工設(shè)備快速封裝LED驅(qū)動(dòng)電源，或?qū)⑸崞髋c驅(qū)動(dòng)電源一體成型，這樣一方面可以有效地改善電源本身的散熱問(wèn)題，另一方面封裝好的驅(qū)動(dòng)電源可方便拆卸、更換。導(dǎo)熱塑料Therpoxy也可用于其它需要散熱的場(chǎng)合。
四.LED散熱器熱阻分析
通常所說(shuō)的熱阻一般是指反映阻止熱量傳遞能力的一個(gè)綜合參數(shù)。熱阻的大小是反應(yīng)LED散熱器散熱性好壞的關(guān)鍵，熱阻越小，散熱器導(dǎo)熱、散熱效果越好。
散熱器的熱阻是指散熱器到環(huán)境的總熱阻，它由散熱器內(nèi)部熱量傳導(dǎo)過(guò)程中的導(dǎo)熱熱阻和散熱器外表面向周?chē)h(huán)境通過(guò)對(duì)流和輻射方式散熱過(guò)程的散熱熱阻兩部分組成。下面就LED散熱器各部分熱阻及其影響因素分別加以討論：
1.散熱器本身導(dǎo)熱熱阻
散熱器導(dǎo)熱熱阻可用以下公式計(jì)算：
R導(dǎo)=(T1-T2)/W(熱阻單位為 ℃/W)⑴
式中
R導(dǎo)——散熱器本身導(dǎo)熱熱阻
T1——與鋁基板接觸點(diǎn)處散熱器的溫度
T2——散熱器外表面平均溫度
W——LED燈功率
另外，根據(jù)能量守恒定律，熱平衡后LED燈產(chǎn)生的熱量與散熱器自身導(dǎo)出的熱量是相等的，用公式表示為：Q產(chǎn)=Q導(dǎo)+Q罩(熱量從燈罩散出的很少，為便于分析，在此忽略不計(jì))，其中
Q產(chǎn)=a.W ⑵
Q導(dǎo)=b.s.(T1-T2)/L ⑶
式中
Q產(chǎn)——LED工作時(shí)產(chǎn)生的熱量
Q導(dǎo)——散熱器本身導(dǎo)出的熱量
T1——與鋁基板接觸點(diǎn)處散熱器的溫度
T2——散熱器外表面平均溫度
a——LED產(chǎn)熱系數(shù)
W——為L(zhǎng)ED燈實(shí)際功率
b——散熱器材料綜合導(dǎo)熱系數(shù)
s——散熱器平均傳熱面積
L——散熱器熱傳導(dǎo)平均距離
對(duì)于特定散熱器b、s、L是一定的，因此公式⑶可簡(jiǎn)化為Q導(dǎo)=m.(T1-T2)，其中m=b.s/L，經(jīng)推導(dǎo)可知m.(T1-T2)=a.W，因此(T1-T2)=a.W/m，帶入公式⑴可知R導(dǎo)=a/m，由此公式可以看出對(duì)于特定散熱器，在LED燈源一定的情況下，散熱器的熱阻是一個(gè)定值。另外，在熱阻計(jì)算公式中W代表的是LED的總功率，而LED在工作中一部分功率用于發(fā)光，一部分功率轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，因此既然是?jì)算熱阻，公式中的W換成產(chǎn)熱功率(a.W)更為科學(xué)，這樣R導(dǎo)=1/m=L/(b.s),就是說(shuō)散熱器本身熱阻與電阻一樣，是一個(gè)僅跟散熱器本身參數(shù)有關(guān)的常數(shù)，它與散熱器平均傳熱距離成正比，與散熱器平均傳熱面積、散熱器材料導(dǎo)熱系數(shù)成反比。
2.散熱器表面到環(huán)境的散熱熱阻
散熱器表面到環(huán)境空氣的散熱熱阻可用下式計(jì)算：
R散=(T2-T3)/a.W ⑷
式中
R散——散熱器表面到環(huán)境的散熱熱阻
T2——散熱器外表面平均溫度
T3——環(huán)境溫度
W——LED燈功率
a——LED產(chǎn)熱系數(shù)
散熱器外表面向環(huán)境散熱的方式主要以對(duì)流為主，其次為熱輻射，熱傳導(dǎo)很小可以忽略不計(jì)。散熱器的對(duì)流及輻射散熱公式如下：
Q流=c.(T2-T3).S散 ⑸
Q輻=d.(T42-T43).S散(此式中T為絕對(duì)溫度)⑹
式中
Q流——散熱器表面到環(huán)境的對(duì)流散熱
Q輻——散熱器表面到環(huán)境的輻射散熱
c——散熱器周?chē)h(huán)境的自然對(duì)流系數(shù)
d——散熱器表面材料的輻射系數(shù)
S散——散熱器外表面積
T2——散熱器表面平均溫度
T3——環(huán)境溫度
根據(jù)能量守恒定律，LED燈熱平衡后Q產(chǎn)=Q導(dǎo)+Q罩=Q散+Q罩=Q流+Q輻+Q罩(熱量從燈罩散出的很少，為便于分析，在此忽略不計(jì))，即a.W=c.(T2-T3).S散+d.(T42-T43).S散。
在一定環(huán)境條件下，對(duì)于特定散熱器而言，對(duì)流系數(shù)、輻射系數(shù)是恒定的，散熱面積也是一定的;對(duì)于恒定電源，產(chǎn)熱功率是一定的，那么由以上公式可知(T2-T3)是一定的，因此散熱器到表面環(huán)境的散熱熱阻是一定的。但如果燈源的產(chǎn)熱功率(a.W)增大(或減小)，散熱器外表面溫度也會(huì)升高(或降低)，分析一下輻射散熱公式可以知道，散熱器外表面溫度T2升高(或降低)的比例小于產(chǎn)熱功率增加(或減小)的比例;因此散熱器外表面到環(huán)境空氣的熱阻與產(chǎn)熱功率有關(guān)，產(chǎn)熱功率增加，散熱器表面到環(huán)境的熱阻應(yīng)該略減小，相反，產(chǎn)熱功率降低，散熱器表面到環(huán)境的熱阻會(huì)略升高。
對(duì)于不同散熱器，在產(chǎn)熱一定的情況下，由公式⑸、⑹可知散熱面積、對(duì)流系數(shù)、輻射系數(shù)越大，(T2-T3)就越小，那么散熱器熱阻也越小。也就是說(shuō)，散熱器的散熱熱阻不僅與其本身的散熱面積以及散熱器表面材料的輻射系數(shù)有關(guān)，還與LED燈所處環(huán)境的通風(fēng)情況也就是周?chē)諝獾淖匀粚?duì)流系數(shù)有關(guān)，是一個(gè)可變量。
3.散熱器(到環(huán)境)的總熱阻
散熱器的總熱阻等于散熱器本身導(dǎo)熱熱阻加上散熱器表面到環(huán)境的散熱熱阻，散熱器到
環(huán)境的熱阻可通過(guò)以下公式計(jì)算：
R3=R1+R2=(T1-T3)/a.W ⑺
通過(guò)前面的分析可以知道，影響散熱器總熱阻的因素可以概括如下：
⑴.散熱器本身參數(shù)的影響：散熱器平均傳熱距離越短，散熱器熱阻越小;散熱器平均傳熱面積越大，散熱器熱阻越小;散熱器材料導(dǎo)熱系數(shù)越大，散熱器熱阻越小;散熱器散熱面積越大，散熱器熱阻越小;散熱器表面材料的輻射系數(shù)越大，散熱器熱阻越小
⑵.對(duì)流系數(shù)的影響：散熱器周?chē)h(huán)境通風(fēng)越好，自然對(duì)流系數(shù)越大，散熱器熱阻越小
⑶.產(chǎn)熱功率的影響：同一散熱器，同樣環(huán)境下，實(shí)際產(chǎn)熱功率越大，散熱器的熱阻反
而略有減小。
所以散熱器的總熱阻不僅與散熱器的散熱面積、幾何尺寸、表面材料的輻射系數(shù)等自身因素有關(guān)，還受LED的產(chǎn)熱功率以及周?chē)h(huán)境的對(duì)流系數(shù)等外部因素的影響，并不是一個(gè)恒定的數(shù)值。但一般來(lái)說(shuō)，在自然對(duì)流情況下對(duì)流系數(shù)變化并不大，正常情況下LED產(chǎn)熱功率的變化也不會(huì)太大，對(duì)熱阻的影響應(yīng)該很小。為便于分析和計(jì)算，我們?cè)趹?yīng)用時(shí)可近似認(rèn)為
散熱器的總熱阻是一定的。
五.散熱器散熱性測(cè)試方法介紹
在此選擇形狀相近的壓鑄鋁和Thertrans導(dǎo)熱塑料兩款散熱器進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)測(cè)試結(jié)果
進(jìn)行分析、對(duì)比。
1.實(shí)驗(yàn)設(shè)備
四通道溫度測(cè)試儀——精度0.1℃
感溫線(xiàn)
數(shù)顯溫度計(jì)
電腦
2.測(cè)試樣品
⑴ A19壓鑄鋁散熱器——市購(gòu)(表面噴白漆)
⑵ TR-E101W Thertrans導(dǎo)熱塑散熱器(內(nèi)置鋁套)——上海合復(fù)復(fù)合材料科技公司(表
面噴白漆)
以上兩款散熱器尺寸基本相同，散熱面積相當(dāng)，如下圖示
3.測(cè)試燈源——六顆燈珠(串聯(lián))LED(發(fā)光效率20%左右)
4.測(cè)試電源——5W直流驅(qū)動(dòng)電源(測(cè)試時(shí)置于散熱器外部)
5.溫度計(jì)量點(diǎn)
* LED燈角溫度——感溫線(xiàn)與燈角錫焊(近似等同于結(jié)溫)
* 鋁基板下端面溫度——感溫線(xiàn)與鋁基板螺絲連接(近似與鋁基板接觸點(diǎn)散熱器溫度)
* 散熱器外表面葉片溫度——感溫線(xiàn)與葉片鐵夾固定(位置固定)
* 環(huán)境溫度——感溫線(xiàn)自然放置
6.測(cè)量方法
首先，將測(cè)溫儀、LED燈板、電源、散熱器、電腦、感溫線(xiàn)等按要求連接好，接通電源并開(kāi)始測(cè)溫，每組實(shí)驗(yàn)，待溫度曲線(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定一定時(shí)間后，保存測(cè)試曲線(xiàn)和數(shù)據(jù)，并做好記錄。每組實(shí)驗(yàn)至少測(cè)量三組數(shù)據(jù)，最后取平均值。
7.測(cè)試結(jié)果
A.壓鑄鋁散熱器測(cè)試結(jié)果及曲線(xiàn)(縱軸為溫度，橫軸為時(shí)間)：
B.Thertrans導(dǎo)熱塑料測(cè)試結(jié)果及曲線(xiàn)(縱軸為溫度，橫軸為時(shí)間)：
8.結(jié)果分析
從以上測(cè)試結(jié)果可以看出，A19壓鑄鋁散熱器燈角溫度63.1℃，環(huán)境溫度27.1℃;TR-E101W Thertrans導(dǎo)熱塑散熱器燈角溫度62.4℃，環(huán)境溫度27.9℃。下面我們?cè)儆霉?⑺ 計(jì)算一下兩款散熱器的熱阻，壓鑄鋁散熱器的熱阻R1=(63.1—27.1)/(5×0.8)=9℃/W，Thertrans導(dǎo)熱塑料散熱器的熱R2=(62.4—27.9)/(5×0.8)=8.6 ℃/W(由于散熱器表面平均溫度很難測(cè)定，在此無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算散熱器的導(dǎo)熱熱阻和散熱熱阻)。通過(guò)以上分析可以說(shuō)明，相同形狀的導(dǎo)熱塑Thertrans料散熱器與壓鑄鋁散熱器散熱效果可以做到相當(dāng)或略好。另外，從散熱器圖片可以看出壓鑄鋁散熱器因?yàn)楸旧聿唤^緣，需要另外增加絕緣塑料套，而導(dǎo)熱塑料散熱器因?yàn)楸旧斫^緣可以不用另外絕緣處理，因此更便于使用，也更安全。
六.LED散熱器的選型及設(shè)計(jì)要點(diǎn)介紹
要想設(shè)計(jì)或選擇一款合適的散熱器產(chǎn)品，不但要保證散熱器的外型美觀、易加工、價(jià)格低，更重要的是要滿(mǎn)足LED芯片的散熱要求，使LED工作溫度保持在規(guī)定的范圍內(nèi)。
首先我們了解一下影響LED燈結(jié)溫的因素。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)影響LED結(jié)溫的因素進(jìn)
行了如下歸納，供大家參考：
1.LED燈板——
LED燈功率：功率越大結(jié)溫越高
芯片發(fā)光效率：同樣功率，芯片發(fā)光效率越高，產(chǎn)熱越少，結(jié)溫越低
燈珠數(shù)量及分布：同樣功率，鋁基板越大，燈珠越多，分布越均勻，結(jié)溫越低
2.LED鋁基板與散熱器的連接(鋁基板與散熱器之間的熱阻)——
鋁板：鋁基板與散熱器直接相連比鋁基板加鋁板(如鋁基板太小，無(wú)法與散熱器直接相連，需外加鋁板)再與散熱器相連的LED結(jié)溫低;鋁板、鋁基板表面平整度越好一般結(jié)溫越低
連接方式：在機(jī)械連接情況下涂少量導(dǎo)熱硅脂，LED結(jié)溫一般要低
3.散熱器——散熱器熱阻越小LED結(jié)溫越低
4.環(huán)境溫度——環(huán)境溫度越低LED結(jié)溫也越低
從以上影響因素可以看出要想降低LED燈的結(jié)溫，首先要選擇合適的燈板，在功率一定的情況下，LED芯片發(fā)光效率越高，工作時(shí)產(chǎn)生的熱量越少，因此盡量選用發(fā)光效率高的芯片制作的燈板。在燈板和驅(qū)動(dòng)功率確定的情況下，除優(yōu)化連接方式外，影響LED結(jié)溫最主要的因素就是所選散熱器的熱阻大小，散熱器的熱阻越小，LED的結(jié)溫越低，燈具的使用壽命越長(zhǎng)。關(guān)于散熱器熱阻的影響因素前文已經(jīng)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，用戶(hù)可以根據(jù)自己的實(shí)際要求并與散熱器廠家進(jìn)行溝通，應(yīng)用散熱器熱阻的知識(shí)經(jīng)過(guò)合理的分析及自身的經(jīng)驗(yàn)，最好建立一套合理的數(shù)理模型，選擇或設(shè)計(jì)出一款比較合適的LED散熱器產(chǎn)品。
第二篇：LED樹(shù)燈詳細(xì)介紹
LED樹(shù)燈詳細(xì)介紹
中山市戈雅光電科技有限公司專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)LED樹(shù)燈、LED仿真樹(shù)、LED景觀樹(shù)、發(fā)光樹(shù)、LED櫻花樹(shù)、LED桃花樹(shù)、LED水果樹(shù)、LED花枝等
全國(guó)銷(xiāo)售電話(huà)：0760-87899111 87838000
http://004km.cn/Products.asp?id=119&Str=LED仿真樹(shù)
LED樹(shù)燈簡(jiǎn)稱(chēng)LED景觀樹(shù)燈也叫做LED仿真樹(shù)。LED樹(shù)燈運(yùn)用現(xiàn)代科技手段和新型材料在加工形成的，樹(shù)桿葉片為仿真材質(zhì)。隨著LED樹(shù)燈技術(shù)越來(lái)越成熟，它節(jié)能、亮度高、顏色鮮艷、壽命長(zhǎng)、造型逼真。是一種仿植物形象的彩燈，將美化，綠化，亮化有機(jī)的結(jié)合在一起，它獨(dú)特的造型典雅壯觀，美麗的姿態(tài)，北國(guó)的風(fēng)光，更適應(yīng)于城市亮化工程、風(fēng)景區(qū)、賓館、文化廣場(chǎng)、公園，大型社區(qū)活動(dòng)公共場(chǎng)所、海岸景觀等。樹(shù)燈所到之處，將滿(mǎn)足人們對(duì)它的渴望，白天它是仿真植物樹(shù)，夜晚它將給人們一種完全不同的燈飾美感，回歸大自然，走進(jìn)大自然，為美化環(huán)境又增添了一道亮麗的風(fēng)景線(xiàn)?，F(xiàn)在，越來(lái)越多的被應(yīng)用到城市亮化，景觀照明，家庭裝飾等各個(gè)地方，特別是節(jié)日里更是必不可少的風(fēng)景線(xiàn)。LED樹(shù)燈特點(diǎn):
1.節(jié)能，亮度高，功率小是LED的顯著優(yōu)點(diǎn)；
2.安全，他分別是采用低壓，更無(wú)后顧之憂(yōu)；
3.他壽命長(zhǎng)，其他燈具無(wú)法比擬；
4.造型逼真，完全仿真植物，讓人置身自然景觀之中。
LED樹(shù)燈優(yōu)點(diǎn)：
1.樹(shù)的主桿為鋼管，樹(shù)枝為鋼管或鋼筋，外包仿真樹(shù)皮，均采用高硬度，抗老化環(huán)抱材質(zhì)，葉片為柔性抗老化材質(zhì)，光源為L(zhǎng)ED顆粒燈，均做防水處理，低壓低耗壽命長(zhǎng)。
2.LED發(fā)光二極管壽命長(zhǎng)，功率低，樹(shù)的驅(qū)動(dòng)電壓可以為24V、110V、220V，可據(jù)客戶(hù)的要求來(lái)生產(chǎn)。
3.LED樹(shù)燈的枝條可以360度折彎不會(huì)斷枝，方便包裝和搬運(yùn)。
4.LED樹(shù)燈樹(shù)型美觀大方，枝條花瓣豐滿(mǎn)，顏色鮮艷，有逼真的感覺(jué)。顏色交換閃爍和漸變閃動(dòng)，夜幕下更有起到點(diǎn)綴和裝飾的作用。
現(xiàn)在無(wú)論是中國(guó)還是國(guó)外像美國(guó)，歐洲，東南亞等地，已經(jīng)悄然成為一種新的流行趨勢(shì)，節(jié)日里也有拿來(lái)作為饋贈(zèng)親友的美妙選擇！它防水、防曬，無(wú)論是放在大廳,還是放在戶(hù)外,都沒(méi)有問(wèn)題。而且效果特佳,高雅和諧。越來(lái)越多的城市亮化美化,廣場(chǎng)裝飾、公園、別墅、花園、街道兩旁、城市行道樹(shù)、城市景觀等夜間場(chǎng)所,或者成為節(jié)日里不可缺少的亮麗的風(fēng)景。
目前市場(chǎng)有以下幾種led樹(shù)燈：LED仿真櫻花樹(shù)燈、LED仿真桃花樹(shù)燈、LED仿真楓葉樹(shù)燈、LED仿真長(zhǎng)青樹(shù)燈、LED仿真白樺樹(shù)燈、LED仿真松柏樹(shù)燈、LED仿真水果樹(shù)燈、LED花枝等。
第三篇：LED燈簡(jiǎn)介
LED照明燈具 杭州萬(wàn)陽(yáng)光電科技有限公司
LED燈簡(jiǎn)介
一、LED 的結(jié)構(gòu)及發(fā)光原理
年前人們已經(jīng)了解半導(dǎo)體材料可產(chǎn)生光線(xiàn)的基本知識(shí)，第一個(gè)商用二極管產(chǎn)生于 1960 年。LED 是英文 light emitting diode（發(fā)光二極管）的縮寫(xiě)，它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，置于一個(gè)有引線(xiàn)的架子上，然后四周用環(huán)氧樹(shù)脂密封，起到保護(hù)內(nèi)部芯線(xiàn)的作用，所以 LED 的抗震性能好。
發(fā)光二極管的核心部分是由 p 型半導(dǎo)體和 n 型半導(dǎo)體組成的晶片，在 p 型半導(dǎo)體和 n 型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過(guò)渡層，稱(chēng)為 p-n 結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的 PN 結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN 結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱(chēng) LED。當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(shí)（即兩端加上正向電壓），電流從 LED 陽(yáng)極流向陰極時(shí)，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線(xiàn)，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。
二、LED 光源的特點(diǎn)
1.電壓： LED 使用低壓電源，供電電壓在 6-24V 之間，根據(jù)產(chǎn)品不同而異，所以它是一個(gè)比使用高壓電源
更安全的電源，特別適用于公共場(chǎng)所。
2.效能：消耗能量較同光效的白熾燈減少 80%
3.適用性：很小，每個(gè)單元 LED 小片是 3-5mm 的正方形，所以可以制備成各種形狀的器件，并且適合于易
變的環(huán)境
4.穩(wěn)定性： 10 萬(wàn)小時(shí)，光衰為初始的 50%
5.響應(yīng)時(shí)間：其白熾燈的響應(yīng)時(shí)間為毫秒級(jí)，LED 燈的響應(yīng)時(shí)間為納秒級(jí)
6.對(duì)環(huán)境污染：無(wú)有害金屬汞
7.顏色：改變電流可以變色，發(fā)光二極管方便地通過(guò)化學(xué)修飾方法，調(diào)整材料的能帶結(jié)構(gòu)和帶隙，實(shí)現(xiàn)紅黃
綠蘭橙多色發(fā)光。如小電流時(shí)為紅色的 LED，隨著電流的增加，可以依次變?yōu)槌壬?，黃色，最后為綠色
8.價(jià)格： LED 的價(jià)格比較昂貴，較之 于白熾燈，幾只 LED 的價(jià)格就可以與一只白熾燈的價(jià)格相當(dāng)，而通
常每組信號(hào)燈需由上 300 ～ 500 只二極管構(gòu)成。
三、單色光 LED 的種類(lèi)及其發(fā)展歷史
最早應(yīng)用半導(dǎo)體 P-N 結(jié)發(fā)光原理制成的 LED 光源問(wèn)世于 20 世紀(jì) 60 年代初。當(dāng)時(shí)所用的材料是 GaAsP，發(fā)紅光（λ p =650nm），在驅(qū)動(dòng)電流為 20 毫安時(shí)，光通量
只有千分之幾個(gè)流明，相應(yīng)的發(fā)光效率約 0.1 流明 / 瓦。70 年代中期，引入元素 In 和 N，使 LED 產(chǎn)生綠光（λ p =555nm），黃光（λ p =590nm）和橙光（λ p =610nm），光效也提高到 1 流明 / 瓦。到了 80 年代初，出現(xiàn)了 GaAlAs 的 LED 光源，使得紅色 LED 的光效達(dá)到 10 流明 / 瓦。90 年代初，發(fā)紅光、黃光的 GaAlInP 和發(fā)綠、藍(lán)光的 GaInN 兩種新材料的開(kāi)發(fā)成功，使 LED 的光效得到大幅度的提高。在 2000 年，前者做成的 LED 在紅、橙區(qū)（λ p =615nm）的光效達(dá)到 100 流明 / 瓦，而后者制成的 LED 在綠色區(qū)域（λ p =530nm）的光效可以達(dá)到 50 流明 / 瓦。
四、單色光 LED 的應(yīng)用
最初 LED 用作儀器儀表的指示光源，后來(lái)各種光色的 LED 在交通信號(hào)燈和大面積顯示屏中得到了廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。以 12 英寸的紅色交通信號(hào)燈為例，在美國(guó)本來(lái)是采用長(zhǎng)壽命，低光效的 140 瓦白熾燈作為光源，它產(chǎn)生 2000 流明的白光。經(jīng)紅色濾光片后，光損失 90%，只剩下 200 流明的紅光。而在新設(shè)計(jì)的燈中，Lumileds 公司采用了 18 個(gè)紅色 LED 光源，包括電路損失在內(nèi)，共耗電 14 瓦，即可產(chǎn)生同樣的光效。
汽車(chē)信號(hào)燈也是 LED 光源應(yīng)用的重要領(lǐng)域。1987 年，我國(guó)開(kāi)始在汽車(chē)上安裝高位剎車(chē)燈，由于 LED 響應(yīng)速度快（納秒級(jí)），可以及早讓尾隨車(chē)輛的司機(jī)知道行駛狀況，減少汽車(chē)追尾事故的發(fā)生。
另外，LED 燈在室外紅、綠、藍(lán)全彩顯示屏，匙扣式微型電筒等領(lǐng)域都得到了應(yīng)用。
五、白光 LED 的開(kāi)發(fā)
對(duì)于一般照明而言，人們更需要白色的光源。1998 年發(fā)白光的 LED 開(kāi)發(fā)成功。這種 LED 是將 GaN 芯片和釔鋁石榴石（YAG）封裝在一起做成。GaN 芯片發(fā)藍(lán)光（λ p =465nm，Wd=30nm），高溫?zé)Y(jié)制成的含 Ce3+ 的 YAG 熒光粉受此藍(lán)光激發(fā)后發(fā)出黃色光發(fā)射，峰值 550nm。藍(lán)光 LED 基片安裝在碗形反射腔中，覆蓋以混有 YAG 的樹(shù)脂薄層，約 200-500nm。LED 基片發(fā)出的藍(lán)光部分被熒光粉吸收，另一部分藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的黃光混合，可以得到得白光?，F(xiàn)在，對(duì)于 InGaN/YAG 白色 LED，通過(guò)改變 YAG 熒光粉的化學(xué)組成和調(diào)節(jié)熒光粉層的厚度，可以獲得色溫 3500-10000K 的各色白光
其實(shí)LED燈就是我們平常所說(shuō)的節(jié)能燈。
不同功率的LED燈，價(jià)格是不一樣的。而且不同的工藝，不同的外表材質(zhì)也會(huì)造成價(jià)格的差異
六、新霓虹燈與LED燈優(yōu)缺點(diǎn)的比較和競(jìng)爭(zhēng)
以下針對(duì)霓虹燈與LED燈相關(guān)比較，加入最新的LED技術(shù)進(jìn)去比較，不是之前大家在網(wǎng)絡(luò)中見(jiàn)到的哪份資料。
1.LED光源有10000小時(shí)壽命嗎?
按光衰7%，實(shí)際只有約50000小時(shí)。按光衰3%，實(shí)際運(yùn)用可以達(dá)到80000小時(shí)。本公司大顆粒產(chǎn)品光衰3%/年，小顆粒產(chǎn)品光衰7%/年
2.LED不會(huì)發(fā)熱嗎?
會(huì)，需散熱。本公司采用被動(dòng)散熱方式解決散熱問(wèn)題。
3.LED可取代白熾燈嗎?
光通量，光效和顯色性可以，但目前太貴且近幾年不會(huì)有所下降。但可以通過(guò)提高產(chǎn)品的光通量從而降低替換白熾燈的成本。
4.LED可作普通光源簡(jiǎn)單地使用嗎?
不行，要驅(qū)動(dòng)電源，光學(xué)和熱傳導(dǎo)配合。
5.二種光源性能和優(yōu)點(diǎn)比較
霓虹燈的優(yōu)勢(shì)已被LED覆蓋，但LED燈目前價(jià)太高。
6.二種光源的電源比較
LED低壓好，但防水性差和載電流過(guò)大。大顆粒1瓦的LED單燈輸入電流在350mA。
7.二種光源的控制技術(shù)比較
LED易實(shí)現(xiàn)，但霓虹燈成熟。
8.二種光源的穩(wěn)定性比較
LED不一致性大，霓虹燈相當(dāng)穩(wěn)定。少數(shù)產(chǎn)家可以做到相對(duì)穩(wěn)定，比如用CREE 跟AOD芯片相結(jié)合，取各自芯片的優(yōu)點(diǎn)。
9.二種光源的價(jià)格比較
LED較貴，但黃色和紅色已相當(dāng)，主要貴的是LED白光。
10.二種光源戶(hù)外使用比較
LED防水性差是戶(hù)外使用的致命弱點(diǎn)。
11.二種光源目前市場(chǎng)的比較
全球照明產(chǎn)品年產(chǎn)值420億美元(中國(guó)150億美元)LED光源現(xiàn)比例小于1％。
七、什么是led燈的封裝？
led燈封裝解釋?zhuān)汉?jiǎn)單來(lái)說(shuō)led封裝就是把led封裝材料封裝成led燈的過(guò)程；
led燈封裝流程：一般led封裝必須經(jīng)過(guò)擴(kuò)晶-固晶-焊線(xiàn)-灌膠-切腳-分光分色等流程；led燈封裝材料：led的主要封裝材料有：芯片、金線(xiàn)、支架、膠水等；
led燈封裝設(shè)備：擴(kuò)晶設(shè)備、固晶機(jī)、焊線(xiàn)機(jī)、點(diǎn)膠機(jī)、烘烤箱等，一般分為全自動(dòng)封裝設(shè)備手工封裝設(shè)備兩種。
八、如何評(píng)判l(wèi)ed燈封裝的好壞？
led燈的好壞指標(biāo)：led燈的好壞的幾個(gè)指標(biāo)是：角度、亮度、顏色（波長(zhǎng)）一致性、抗靜電能力、抗衰減能力等；
led燈的封裝材料：led封裝材料是led燈好壞的直接因素，也是最基本的因素，led燈是幾種主要材料的組合，一顆好的led燈必須是所有封裝材料與生產(chǎn)技術(shù)的組合；
led燈的封裝技術(shù)：一般全自動(dòng)設(shè)備封裝要比手工封裝的要好，封裝的技術(shù)水平也是led燈封裝的好壞的主要因素，同樣的材料不同的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品有很大的差別；
九、制作led顯示屏需要什么樣的led燈？？
led燈的外觀：制作戶(hù)外led電子屏主要使用直插式橢圓led燈，制作戶(hù)內(nèi)led電子屏主要使用表貼式led燈。
led燈的參數(shù)：亮度根據(jù)使用環(huán)境等因素而不同，波長(zhǎng)紅燈：620nm-625nm，綠燈波長(zhǎng)：520nm-525nm，藍(lán)燈波長(zhǎng)：465nm-470nm。
LED（Light Emitting Diode），發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個(gè)支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個(gè)晶片被環(huán)氧樹(shù)脂封裝起來(lái)。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是N型半導(dǎo)體，在這 邊主要是電子。但這兩種半導(dǎo)體連接起來(lái)的時(shí)候，它們之間就形成一個(gè)P-N結(jié)。當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子就會(huì)被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空 穴復(fù)合，然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理。而光的波長(zhǎng)也就是光的顏色，是由形成P-N結(jié)的材料決定的。
50年前人們已經(jīng)了解半導(dǎo)體材料可產(chǎn)生光線(xiàn)的基本知識(shí)，第一個(gè)商用二極管產(chǎn)生于1960年。LED是英文light emitting diode（發(fā)光二極管）的縮寫(xiě)，它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，置于一個(gè)有引線(xiàn)的架子上，然后四周用環(huán)氧樹(shù)脂密封，起到保護(hù)內(nèi)部芯線(xiàn)的作用，所以LED的抗震性能好。
發(fā)光二極管的核心部分是由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體組成的晶片，在p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過(guò)渡層，稱(chēng)為p-n結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這 種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱(chēng)LED。當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(shí)（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽(yáng)極流向陰極時(shí)，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線(xiàn)，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。
最初LED用作儀器儀表的指示光源，后來(lái)各種光色的LED在交通信號(hào)燈和大面積顯示屏中得到了廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。以12英寸的 紅色交通信號(hào)燈為例，在美國(guó)本來(lái)是采用長(zhǎng)壽命，低光效的140瓦白熾燈作為光源，它產(chǎn)生2000流明的白光。經(jīng)紅色濾光片后，光損失90%，只剩下200 流明的紅光。而在新設(shè)計(jì)的燈中，Lumileds公司采用了18個(gè)紅色LED光源，包括電路損失在內(nèi)，共耗電14瓦，即可產(chǎn)生同樣的光效。汽車(chē)信號(hào)燈也是LED光源應(yīng)用的重要領(lǐng)域。
對(duì)于一般照明而言，人們更需要白色的光源。1998年發(fā)白光的LED開(kāi)發(fā)成功。這種LED是將GaN芯片和釔鋁石榴石（YAG）封裝在一起做成。GaN 芯片發(fā)藍(lán)光（λp=465nm，Wd=30nm），高溫?zé)Y(jié)制成的含Ce3+的YAG熒光粉受此藍(lán)光激發(fā)后發(fā)出黃色光射，峰值550nm。藍(lán)光LED基片 安裝在碗形反射腔中，覆蓋以混有YAG的樹(shù)脂薄層，約200-500nm。LED基片發(fā)出的藍(lán)光部分被熒光粉吸收，另一部分藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的黃光混合，可以得到得白光?，F(xiàn)在，對(duì)于InGaN/YAG白色LED，通過(guò)改變YAG 熒光粉的化學(xué)組成和調(diào)節(jié)熒光粉層的厚度，可以獲得色溫3500-10000K的各色白光。這種通過(guò)藍(lán)光LED得到白光的方法，構(gòu)造簡(jiǎn)單、成本低廉、技術(shù)成 熟度高，因此運(yùn)用最多。
上個(gè)世紀(jì)６０年代，科技工作者利用半導(dǎo)體ＰＮ結(jié)發(fā)光的原理，研制成了ＬＥＤ發(fā)光二極管。當(dāng)時(shí)研制的ＬＥＤ，所用的材料是ＧａＡＳＰ，其發(fā)光顏色為紅色。經(jīng)過(guò)近３０年的發(fā)展，現(xiàn)在大家十分熟悉的ＬＥＤ，已能發(fā)出紅、橙、黃、綠、藍(lán)等多種色光。然而照明需用的白色光ＬＥＤ僅在近年才發(fā)展起來(lái)，這里向讀者介紹 有關(guān)照明用白光ＬＥＤ。
１． 可見(jiàn)光的光譜和ＬＥＤ白光的關(guān)系。眾所周之，可見(jiàn)光光譜的波長(zhǎng)范圍為３８０ｎｍ～７６０ｎｍ，是人眼可感受到的七色光——紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫，但這七種顏色的光都各自是一種單色 光。例如ＬＥＤ發(fā)的紅光的峰值波長(zhǎng)為５６５ｎｍ。在可見(jiàn)光的光譜中是沒(méi)有白色光的，因?yàn)榘坠獠皇菃紊?，而是由多種單色光合成的復(fù)合光，正如太陽(yáng)光是由七 種單色光合成的白色光，而彩色電視機(jī)中的白色光也是由三基色黃、綠、藍(lán)合成。由此可見(jiàn)，要使ＬＥＤ發(fā)出白光，它的光譜特性應(yīng)包括整個(gè)可見(jiàn)的光譜范圍。但要 制造這種性能的ＬＥＤ，在目前的工藝條件下是不可能的。根據(jù)人們對(duì)可見(jiàn)光的研究，人眼睛所能見(jiàn)的白光，至少需兩種光的混合，即二波長(zhǎng)發(fā)光（藍(lán)色光＋黃色 光）或三波長(zhǎng)發(fā)光（藍(lán)色光＋綠色光＋紅色光）的模式。上述兩種模式的白光，都需要藍(lán)色光，所以攝取藍(lán)色光已成為制造白光的關(guān)鍵技術(shù)，即當(dāng)前各大ＬＥＤ制造 公司追逐的“藍(lán)光技術(shù)”。目前國(guó)際上掌握“藍(lán)光技術(shù)”的廠商僅有少數(shù)幾家，所以白光ＬＥＤ的推廣應(yīng)用，尤其是高亮度白光ＬＥＤ在我國(guó)的推廣還有一個(gè)過(guò)程。
２． 白光ＬＥＤ的工藝結(jié)構(gòu)和白色光源。對(duì)于一般照明，在工藝結(jié)構(gòu)上，白光ＬＥＤ通常采用兩種方法形成，第一種是利用“藍(lán)光技術(shù)”與熒光粉配合形成白光；第二種是多種單色光混合方法。這兩種方法 都已能成功產(chǎn)生白光器件。第一種方法產(chǎn)生白光的系統(tǒng)如圖１所示，圖中ＬＥＤ ＧａＭ芯片發(fā)藍(lán)光（λｐ＝４６５ｎｍ），它和ＹＡＧ（釔鋁石榴石）熒光粉封裝在一起，當(dāng)熒光粉受藍(lán)光激發(fā)后發(fā)出黃色光，結(jié)果，藍(lán)光和黃光混合形成白光（構(gòu) 成ＬＥＤ的結(jié)構(gòu)如圖２所示）。第二種方法采用不同色光的芯片封裝在一起，通過(guò)各色光混合而產(chǎn)生白光。
３．白光ＬＥＤ照明新光源的應(yīng)用前景。為了說(shuō)明白光ＬＥＤ的特點(diǎn)，先看看目前所用的照明燈光源的狀況。白熾燈和鹵鎢燈，其光效為１２～２４流明／瓦；熒光燈和ＨＩＤ燈的光效為５０～１２０流明 ／瓦。對(duì)白光ＬＥＤ：在１９９８年，白光ＬＥＤ的光效只有５流明／瓦，到了１９９９年已達(dá)到１５流明／瓦，這一指標(biāo)與一般家用白熾燈相近，而在２０００年 時(shí)，白光ＬＥＤ的光效已達(dá)２５流明／瓦，這一指標(biāo)與鹵鎢燈相近。有公司預(yù)測(cè)，到２００５年，ＬＥＤ的光效可達(dá)５０流明／瓦，到２０１５年時(shí)，ＬＥＤ的光效 可望達(dá)到１５０～２００流明／瓦。那時(shí)的白光ＬＥＤ的工作電流便可達(dá)安培級(jí)。由此可見(jiàn)開(kāi)發(fā)白光ＬＥＤ作家用照明光源，將成可能的現(xiàn)實(shí)。
普通照明用的白熾燈和鹵鎢燈雖價(jià)格便宜，但光效低（燈的熱效應(yīng)白白耗電），壽命短，維護(hù)工作量大，但若用白光ＬＥＤ作照明，不僅光效高，而且壽命長(zhǎng)（連 續(xù)工作時(shí)間１００００小時(shí)以上），幾乎無(wú)需維護(hù)。目前，德國(guó)Ｈｅｌｌａ公司利用白光ＬＥＤ開(kāi)發(fā)了飛機(jī)閱讀燈；澳大利亞首都堪培拉的一條街道已用了白光 ＬＥＤ作路燈照明；我國(guó)的城市交通管理燈也正用白光ＬＥＤ取代早期的交通秩序指示燈?？梢灶A(yù)見(jiàn)不久的將來(lái)，白光ＬＥＤ定會(huì)進(jìn)入家庭取代現(xiàn)有的照明燈。
LED光源具有使用低壓電源、耗能少、適用性強(qiáng)、穩(wěn)定性高、響應(yīng)時(shí)間短、對(duì)環(huán)境無(wú)污染、多色發(fā)光等的優(yōu)點(diǎn)，雖然價(jià)格較現(xiàn)有照明器材昂貴，仍被認(rèn)為是它將不可避免地現(xiàn)有照明器件。
led-特點(diǎn)
LED特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)
LED的內(nèi)在特征決定了它是最理想的光源去代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光源，它有著廣泛的用途。體積小
LED基本上是一塊很小的晶片被封裝在環(huán)氧樹(shù)脂里面，所以它非常的小，非常的輕。耗電量低
LED耗電非常低，一般來(lái)說(shuō)LED的工作電壓是2-3.6V。工作電流是0.02-0.03A。這就是說(shuō)：它消耗的電不超過(guò)0.1W。
使用壽命長(zhǎng)
在恰當(dāng)?shù)碾娏骱碗妷合?，LED的使用壽命可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)
高亮度、低熱量
環(huán)保
LED是由無(wú)毒的材料作成，不像熒光燈含水銀會(huì)造成污染，同時(shí)LED也可以回收再利用。
堅(jiān)固耐用
LED是被完全的封裝在環(huán)氧樹(shù)脂里面，它比燈泡和熒光燈管都堅(jiān)固。燈體內(nèi)也沒(méi)有松
動(dòng)的部分，這些特點(diǎn)使得LED可以說(shuō)是不易損壞的。
第四篇：LED燈實(shí)驗(yàn)報(bào)告
mcs－51單片機(jī)接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)
適用：電氣類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科學(xué)生
實(shí)驗(yàn)報(bào)告
實(shí)驗(yàn)一 熟悉proteus仿真模擬器，led花樣表演
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆找韵路椒ǎ?/p>
1．在proteus的環(huán)境下，設(shè)計(jì)硬件原理圖； 2．在keilc集成環(huán)境下設(shè)計(jì)c51語(yǔ)言程序； 2．在proteus的環(huán)境下，將硬件原理圖與軟件聯(lián)接仿真運(yùn)行。
二、實(shí)驗(yàn)環(huán)境
1．個(gè)人微機(jī)，windows操作系統(tǒng) 2．proteus仿真模擬器 3．keilc編程
三、實(shí)驗(yàn)題目
基本題：使用8051的并口帶動(dòng)8個(gè)led發(fā)光二極管顯示一種花樣表演。提高題：使用一個(gè)鍵切換實(shí)現(xiàn)3種以上花樣表演。
四、實(shí)驗(yàn)類(lèi)型：
學(xué)習(xí)、模仿與簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)型。
五、實(shí)驗(yàn)步驟：
0、進(jìn)入isis，先選擇需要的元件，然后設(shè)計(jì)電原理圖，保存文件；
1、在keilc軟件集成環(huán)境下編寫(xiě)源程序，編譯工程文件；
2、將所設(shè)計(jì)的硬件原理圖與目標(biāo)代碼程序相聯(lián)接；
4、按play鍵，仿真運(yùn)行程序。
附,可能用到的元件名稱(chēng)：
cpu：at89c51或任一種mcs-51家族cpu；
晶振：crystal；
電容器：capacitors，選22pf 電解電容：cap-elec或genelect10u16v 復(fù)位電阻：minres10k 限流電阻：minres330r 按鍵：button led：led-blue/red/yellow或diode-led
（一）接線(xiàn)圖如下：
（二）.基礎(chǔ)花樣
（四）程序流程圖
（五）c程序
#include
（六）總結(jié)
本次實(shí)驗(yàn)讓我能夠熟練的掌握和使用keil和proteus等軟件進(jìn)行編程和仿真，也對(duì)流水燈的原理和硬件結(jié)構(gòu)有了更加深刻的認(rèn)識(shí)。只會(huì)基礎(chǔ)花樣不懂變通。篇二：led實(shí)驗(yàn)報(bào)告 led顯示屏顯示板設(shè)計(jì)
學(xué) 院： 專(zhuān) 業(yè)； 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師：
一、摘要：
在當(dāng)今的社會(huì)上，隨處都可以看見(jiàn)led顯示屏的出現(xiàn)，車(chē)站牌，商場(chǎng)外的招牌等等，無(wú)一不是led顯示屏的應(yīng)用，有一可以看出來(lái)led的顯示有著重要的左右可發(fā)展的空間，led有著功耗小，發(fā)光亮的特點(diǎn)，所以我們?cè)趌ed顯示屏上的發(fā)展空間有著巨大的前景。這次做到實(shí)驗(yàn)室通過(guò)單片機(jī)at89c51串行輸出，使led顯示屏產(chǎn)生所設(shè)計(jì)的顯示圖樣。abstract: in todays society, everywhere can see led display appear，二、關(guān)鍵字：at89c51；led點(diǎn)陣顯示；串行通信
二、引言 led顯示屏可以顯示變化的數(shù)字、文字、圖形圖像；不僅可以用于室內(nèi)環(huán)境還可以用于室外環(huán)境，具有投影儀、電視墻、液晶顯示屏無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。led之所以受到廣泛重視而得到迅速發(fā)展，是與它本身所具有的優(yōu)點(diǎn)分不開(kāi)的。這些優(yōu)點(diǎn)概括起來(lái)是：亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長(zhǎng)、耐沖擊和性能穩(wěn)定。led的發(fā)展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性，可靠性、全色化方向發(fā)展。我參考了有關(guān)書(shū)刊，設(shè)計(jì)了這款led顯示屏。
三、設(shè)計(jì)任務(wù)要求
本次實(shí)驗(yàn)要求用24塊8*8點(diǎn)陣做成顯示屏，由單片機(jī)89c51及其外圍器件構(gòu)成主控電路，由74hc595及外圍器件構(gòu)成驅(qū)動(dòng)部分，控制顯示文字信息顯示屏動(dòng)態(tài)掃描，單片機(jī)程序語(yǔ)言由c語(yǔ)言編制，顯示內(nèi)容及顯示方式自定，我做的是串行輸入并行輸出，顯示漢字為“新年快樂(lè)”。
四、硬件電路設(shè)計(jì)
4.1.顯示屏主控電路 4.1.1單片機(jī)的最小系統(tǒng) 單片機(jī)在本系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)中，其核心硬件部分為最小系統(tǒng)。最小系統(tǒng)是整個(gè)電路正常工作的基礎(chǔ)要素，是影響整個(gè)設(shè)計(jì)能否正常工作的關(guān)鍵部分。在本次設(shè)計(jì)中，r1=1千歐姆，r2=470歐，c1=22uf，時(shí)鐘晶振=6mhz，微調(diào)電容，c2=c3=30pf 最小系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)如圖1所示： 圖1 單片機(jī)最小系統(tǒng)
（1）at89c51的主要特性：能與mcs-51 兼容，4k字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器，壽命：1000寫(xiě)/擦循環(huán)，數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年，全靜態(tài)工作：0hz-24hz，三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定，128*8位內(nèi)部ram，32可編程i/o線(xiàn)，兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，5個(gè)中斷源，可編程串行通道，低功耗的閑置和掉電模式，片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。
（2）管腳說(shuō)明： vcc：供電電壓。gnd：接地。p0口：p0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門(mén)電流。當(dāng)p1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程 序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在fiash編程時(shí)，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，p0輸出原碼，此時(shí)p0外部必須被拉高。p1口：p1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門(mén)電流。p1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作 輸入，p1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口作為第八位地址接收。p2口：p2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)ttl門(mén)電流，當(dāng)p2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻 拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，p2口輸出其特殊功能寄存器 的內(nèi)
容。p2口在flash編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。p3口：p3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個(gè)ttl門(mén)電流。當(dāng)p3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。p3口也可作為at89c51的一些特殊功能口，如下所示： p3口管腳備選功能： p3.0 rxd（串行輸入口）p3.1 txd（串行輸出口）p3.2 /int0（外部中斷0）p3.3 /int1（外部中斷1）p3.4 t0（記時(shí)器0外部輸入）p3.5 t1（記時(shí)器1外部輸入）
p3.6 /wr（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）p3.7 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）p3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持rst腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ale/prog：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ale 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時(shí)，ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無(wú)效。/psen：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/psen有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/psen信號(hào)將不出現(xiàn)。/ea/vpp：當(dāng)/ea保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/ea端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）。xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。xtal2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。（3）振蕩器特性： xtal1和xtal2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器 件，xtal2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。（4）芯片擦除：
整個(gè)perom陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ale管腳處于低電平10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫(xiě)“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。
此外，at89c51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，cpu停止工作。但ram，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存ram的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁篇三：新建 led燈實(shí)驗(yàn)報(bào)告 led節(jié)能燈安裝實(shí)驗(yàn)報(bào)告
應(yīng)用技術(shù)學(xué)院機(jī)械1001：王森
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 本次實(shí)訓(xùn)的目的是通過(guò)本次led節(jié)能燈實(shí)訓(xùn)使學(xué)生能夠了解電子產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程和生產(chǎn)工藝，掌握常用電子元器件識(shí)別和檢測(cè)的一般方法，掌握電子產(chǎn)品焊接的基本技能和制作pcb板的相關(guān)技能，并能使用protel軟件繪制電路圖。了解工廠生產(chǎn)、管理、經(jīng)營(yíng)模式和理念，具備一定的工廠概念和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，為以后從事相關(guān)的工作打下一定的基礎(chǔ)。
二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：
1、了解led的發(fā)展過(guò)程，什么是led
2、解pcb的制作過(guò)程
3、電路圖和pcb圖的對(duì)照分析，各個(gè)電路元件的詳細(xì)分析。
4、led節(jié)能燈制作，制作過(guò)程中常出現(xiàn)問(wèn)題的分析。
5、總結(jié)實(shí)驗(yàn)，編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告及總結(jié)。
三、實(shí)驗(yàn)材料：
發(fā)光二極管 電阻 電容 二極管 節(jié)能燈燈板 節(jié)能燈電源板
四、實(shí)驗(yàn)步驟：
1、了解led燈
什么是led燈：led即半導(dǎo)體發(fā)光二極管，led節(jié)能燈是用高亮度白色發(fā)光二極管發(fā)光源，光效高、耗電少，壽命長(zhǎng)、易控制、免維護(hù)、安全環(huán)保；是新一代固體冷光源，光色柔和、艷麗、豐富多彩、低損耗、低能耗，綠色環(huán)保，適用家庭，商場(chǎng)，銀行，醫(yī)院，賓館，飯店他各種公共場(chǎng)所長(zhǎng)時(shí)間照明。無(wú)閃直流電，對(duì)眼睛起到很好的保護(hù)作用，是臺(tái)燈，50年前人們已經(jīng)了解半導(dǎo)體材料可產(chǎn)生光線(xiàn)的基本知識(shí)，第一個(gè)商
用二極管產(chǎn)生于1960年。led是英文light emitting diode（發(fā)光二極管）的縮寫(xiě)，它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，置于一個(gè)有引線(xiàn)的架子上，然后四周用環(huán)氧樹(shù)脂密封，起到保護(hù)內(nèi)部芯線(xiàn)的作用，所以led的抗震性能好。
發(fā)光二極管的核心部分是由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體組成的晶
片，在p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過(guò)渡層，稱(chēng)為p-n結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的pn結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。pn結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱(chēng)led。當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(shí)（即兩端加上正向電壓），電流從led陽(yáng)極流向陰極時(shí)，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線(xiàn)，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。
最初led用作儀器儀表的指示光源，后來(lái)各種光色的led在交
通信號(hào)燈和大面積顯示屏中得到了廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。以12英寸的紅色交通信號(hào)燈為例，在美國(guó)本來(lái)是采用長(zhǎng)壽命，低光效的140瓦白熾燈作為光源，它產(chǎn)生2000流明的白光。經(jīng)紅色濾光片后，光損失90%，只剩下200流明的紅光。而在新設(shè)計(jì)的燈中，lumileds公司采用了18個(gè)紅色led光源，包括電路損失在內(nèi)，共耗電14瓦，即可產(chǎn)生同樣的光效。汽車(chē)信號(hào)燈也是led光源應(yīng)用的重要領(lǐng)域。
對(duì)于一般照明而言，人們更需要白色的光源。1998年發(fā)白光的led開(kāi)發(fā)成功。這種led是將gan芯片和釔鋁石榴石（yag）封裝在一起做成。gan芯片發(fā)藍(lán)光（λp=465nm，wd=30nm），高溫?zé)Y(jié)制成的含ce3+的yag熒光粉受此藍(lán)光激發(fā)后發(fā)出黃色光射，峰值550nm。藍(lán)光led基片安裝在碗形反射腔中，覆蓋以混有yag的樹(shù)脂薄層，約200-500nm。led基片發(fā)出的藍(lán)光部分被熒光粉吸收，另一部分藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的黃光混合，可以得到得白光。現(xiàn)在，對(duì)于ingan/yag白色led，通過(guò)改變yag熒光粉的化學(xué)組成和調(diào)節(jié)熒光粉層的厚度，可以獲得色溫3500-10000k的各色白光。這種通過(guò)藍(lán)光led得到白光的方法，構(gòu)造簡(jiǎn)單、成本低廉、技術(shù)成熟度高，因此運(yùn)用最多。
上個(gè)世紀(jì)60年代，科技工作者利用半導(dǎo)體pn結(jié)發(fā)光的原理，研制成了led發(fā)光二極管。當(dāng)時(shí)研制的led，所用的材料是gaasp，其發(fā)光顏色為紅色。經(jīng)過(guò)近30年的發(fā)展，現(xiàn)在大家十分熟悉的led，已能發(fā)出紅、橙、黃、綠、藍(lán)等多種色光。然而照明需用的白色光led僅在近年才發(fā)展起來(lái)，這里介紹有關(guān)照明用白光led。
2、pcb制作
（1）、.裁板、手動(dòng)打孔訓(xùn)練
裁覆銅板的步驟、操作注意事項(xiàng)；手動(dòng)打孔的操作步驟、要領(lǐng)及合格要求。
（2）、用protel軟件繪制led節(jié)能燈原理圖和pcb圖
介紹protel使用方法和繪制原理圖、電源pcb圖的步驟方法。
圖1 led節(jié)能燈原理圖
圖2 led節(jié)能燈電源pcb圖
（3）、數(shù)字雕刻技術(shù)和自動(dòng)打孔
介紹雕刻機(jī)雕刻文件的生成和雕刻的操作步驟；雕刻機(jī)自動(dòng)打孔的設(shè)
置和操作步驟。
（4）、激光光繪機(jī)原理和制作菲林膠片
介紹激光光繪機(jī)的原理和制作菲林膠片的參數(shù)設(shè)置及操作步驟，膠片顯影、定影。
（5）、覆銅板的拋光水洗
介紹拋光水洗的原因及拋光機(jī)的使用和操作步驟。
（6）、絲網(wǎng)印刷藍(lán)油、烘干
絲印藍(lán)油的原理、操作步驟、注意事項(xiàng)；烘干機(jī)的參數(shù)設(shè)置和安全注
意事項(xiàng)。（7）、曝光、顯影、脫膜
曝光的原理、操作步驟；顯影原理、參數(shù)設(shè)置、操作步驟；脫膜的原
理、參數(shù)設(shè)計(jì)、操作步驟。
（8）、蝕刻、絲印阻焊油墨
蝕刻原理、參數(shù)設(shè)置、操作步驟；絲印阻焊油墨的操作步驟，注意事項(xiàng)。
（9）、熱轉(zhuǎn)印技術(shù)、pcb工藝流程總結(jié)
熱轉(zhuǎn)印的原理、操作步驟；pcb工藝流程總結(jié)：覆銅板→下料裁板→打印pcb圖到熱轉(zhuǎn)印紙上→熱轉(zhuǎn)印→蝕刻→鉆孔→焊接。
3、電路圖和pcb圖的對(duì)照分析，各個(gè)電路元件的詳細(xì)分析。什么是隔離變壓器：隔離變壓器屬于安全電源，一般用來(lái)機(jī)器維修保養(yǎng)用起保護(hù)、防雷、濾波作用。隔離變壓器原邊和副邊電壓可根據(jù)要求訂制。首先通常我們用的交流電源電壓一根線(xiàn)和大地相連，另一根線(xiàn)與大地之間有220v的電位差。人接觸會(huì)產(chǎn)生觸電。而隔離變壓器的次級(jí)不與大地相連，它的任意兩線(xiàn)與大地之間只有輸入電壓的一半。所以當(dāng)人觸電時(shí)，這樣就相對(duì)比較安全。其次還有隔離變壓器的輸出端跟輸入端是完全“斷路”隔離的，這樣就有效的對(duì)變壓器的輸入端（電網(wǎng)供給的電源電壓）起到了一個(gè)良好的過(guò)濾的作用。從而給用電設(shè)備提供了純凈的電源電壓。
白光led工作電壓：當(dāng)正向電流高至10ma時(shí)，正向電壓的變化很大。變化的范圍大約為800mv(有些型號(hào)二極管變化會(huì)更大一些)。電池放電引起的工作電壓的變化會(huì)改變色彩，因?yàn)楣ぷ麟妷旱淖兓淖兞苏螂娏鳌Ｔ?0ma正向電流時(shí)，正向電壓大約為3.4v(該數(shù)值會(huì)隨供應(yīng)商的不同而有所不同，范圍3.1v~4.0v)。
二極管in4007：角帶為陰極 正向壓降0.56v 耐壓1000v 電流1a;電容：電壓250v 10uf 電解電容 有極性 有耐壓值 角帶最近的為負(fù)極 蓋上為防爆閥 cbb22334j: 最大電壓400v 薄膜電容 33表示數(shù)值 4表示數(shù)量級(jí) j表示精度等級(jí) 電阻：黑（0）棕（1）黃（2）紅（3）橙（4）黃(5)綠(6)藍(lán)(7)紫(8)白(9)四環(huán)的：前兩環(huán)為有效數(shù)值 第三環(huán)為倍率 第四環(huán)為誤差
五環(huán)的：前三環(huán)為有效數(shù)值 第四環(huán)為倍率 第五環(huán)為誤差
4、led節(jié)能燈制作，制作過(guò)程中常出現(xiàn)問(wèn)題的分析：
（1）電子元器件的質(zhì)量檢測(cè)
插件和貼片電阻器、電容器、二極管、集成電路的標(biāo)識(shí)方法和功能；檢測(cè)是否是合格的元器件。
（2）常用電子元器件的焊接練習(xí)
手工焊接的條件、步驟和方法的介紹；簡(jiǎn)單介紹波峰焊和回流焊。
（3）led工藝流程設(shè)計(jì)
介紹led工藝流程設(shè)計(jì)的原則、方法和注意事項(xiàng)。（4）led節(jié)能燈電源板焊接及測(cè)試
焊接led節(jié)能燈電源板：4個(gè)電阻，2個(gè)電容，4個(gè)二極管，知道原理和組裝步驟方法及安全注意事項(xiàng)；測(cè)試電壓并記錄。
（5）led節(jié)能燈燈板焊接及測(cè)試
焊接38只led燈，知道原理和組裝步驟方法及安全注意事項(xiàng)并檢測(cè)焊接效果。
（6）led節(jié)能燈組裝及調(diào)試
將焊接好的燈珠、電源板、燈罩、燈頭和電源線(xiàn)總裝成led節(jié)能燈成品并檢測(cè)和調(diào)試
5、總結(jié)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，分析自己出現(xiàn)的問(wèn)題，明白自己的不足之處，總結(jié)出原因，編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告和總結(jié)。
五、總結(jié)及心得： 通過(guò)實(shí)習(xí)操作，發(fā)現(xiàn)了自己在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，明白了自己缺少那方面的知識(shí)和不足，獲得了必要的技能和技巧，基本掌握元器件的認(rèn)識(shí)和焊接、電子工藝的裝配和調(diào)試、知道了pcb板制作方法和流程（裁板、pcb板數(shù)字打孔、手動(dòng)打孔、pcb板熱轉(zhuǎn)印技術(shù)、制作pcb板菲林膠片、刷pcb板、絲印藍(lán)色感光油墨、烘干、曝光、顯影、酸性蝕刻、清洗pcb板、脫膜、絲印阻焊油墨、焊盤(pán)曝光、刷版、噴助焊劑、絲印字符），了解了led的發(fā)展，認(rèn)識(shí)了電阻、電容及二極管的作用，動(dòng)手完成了led的裝配，知道了各個(gè)電路元部件的安裝方法。在實(shí)習(xí)過(guò)程中貫徹理論與實(shí)踐相結(jié)合的原則，嚴(yán)格要求和訓(xùn)練，增強(qiáng)自己的動(dòng)手能力和吃苦耐勞的精神，在本次實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)到很多實(shí)踐的知識(shí)，明白了理論和實(shí)踐結(jié)合的重要性，增強(qiáng)的自我動(dòng)手能力，在以后的學(xué)習(xí)中要多注重實(shí)踐，把理論知識(shí)在實(shí)踐中結(jié)合起來(lái)，做到全面發(fā)展，提升自己的綜合能力。
六、附led裝配工藝過(guò)程卡片，指導(dǎo)裝配過(guò)程。篇四：led燈實(shí)驗(yàn)報(bào)告
電子工藝實(shí)訓(xùn)——led 學(xué)院：
專(zhuān)業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)
年級(jí)：
姓名：
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
電子工藝實(shí)習(xí)課程通過(guò)課堂教學(xué)，讓學(xué)生了解一般電子電路設(shè)計(jì)及制作工藝
知識(shí)；通過(guò)實(shí)際訓(xùn)練，學(xué)生自已動(dòng)手，掌握一定操作技能并制作實(shí)際產(chǎn)品，使學(xué)
生初步接觸生產(chǎn)實(shí)際，得到基本工程訓(xùn)練；同時(shí)進(jìn)行工程意識(shí)和科學(xué)作風(fēng)培養(yǎng)；
為學(xué)習(xí)后續(xù)課程和其他實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，以及從事實(shí)際工作奠定基礎(chǔ)。1.熟悉使用protel dxp軟件。2.掌握protel dxp的原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)的基本功能和應(yīng)用技巧。3.掌握印制電路板系統(tǒng)的基本功能和應(yīng)用技巧。4.掌握手工制作印刷電路板的方法。
二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1.在protel dxp軟件平臺(tái)上，熟練運(yùn)用sch常用庫(kù)及sch常用工具欄，完成圖1所示 電路圖的原理圖設(shè)計(jì)，使用電氣法則檢查原理圖，以確保電路的正常電氣連通。
圖1 電路圖 2.采用自動(dòng)布局與手工布局相結(jié)合，并輔以自動(dòng)布線(xiàn)、手動(dòng)布線(xiàn)，調(diào)整元件
位置同時(shí)兼顧布線(xiàn)的可靠性、合理性等因素。
三、實(shí)驗(yàn)(設(shè)計(jì))儀器設(shè)備和材料清單
1、計(jì)算機(jī)
2、protel軟件
3、熱轉(zhuǎn)印機(jī)
4、覆銅板等
5、高速小鉆機(jī)
6、切板機(jī)
7、各種電子元器件
8、萬(wàn)用表等儀器儀表
四、實(shí)驗(yàn)步驟
1.實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備：①確定元件所在元件庫(kù)；②熟悉元件封裝方法 2.完成原理圖設(shè)計(jì)，檢查原理圖的連接正確性。3.原理圖如下所示： 4.生成和檢查網(wǎng)絡(luò)表，將sch元件導(dǎo)入pcb編輯器。5.完成單面印制電路板的設(shè)計(jì)：采用自動(dòng)布局與手動(dòng)布局相結(jié)合，并輔以
自動(dòng)布線(xiàn)、手工布線(xiàn)，調(diào)整元件位置同時(shí)兼顧布線(xiàn)的可靠性、合理性等
因素。
可得到的圖形如下所示： 6，將上述所得到的pcb圖形拿到打印機(jī)上進(jìn)行打印，為了能夠節(jié)省資源，盡
量將圖形的比例調(diào)小一點(diǎn)，但也不應(yīng)過(guò)于小而看不清楚圖片。調(diào)好比例之后，就
將其用硫酸紙打印出來(lái)。
7，再按照所打印出的圖形的大小，裁一塊與其大小比例適中的電路板，將這
張圖形紙黏在電路板上，并用雙面膠將其固定住。8，接著將該電路板放到曝光機(jī)中，先進(jìn)行抽空，接著便進(jìn)行曝光。9，大約曝光140秒（或者短一些，依情況而定），取出電路板，撕下圖紙觀察
電路板，若能夠較清晰的看到上面有相應(yīng)的綠色的電路圖，則表明曝光成功，反
之則表明曝光不明顯，甚至是失敗。10，將曝光成功的電路板放到顯影機(jī)中進(jìn)行顯影（溫度若較高，顯影的時(shí)間會(huì)
較短，反之所需的時(shí)間會(huì)較長(zhǎng)），應(yīng)注意、仔細(xì)觀察顯影的情況，一旦圖形顯示
清晰則應(yīng)立即取出，并用清水沖洗干凈。若時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則會(huì)因顯影過(guò)度而使得圖
形顯影不清晰，甚至幾乎看不到。11，再將顯影好的電路板放到刻錄機(jī)中進(jìn)行刻錄（這一般都需要較長(zhǎng)的時(shí)間），幾分鐘之后，觀察電路板上的電路圖是否清晰的刻錄上去，若還不是很清晰的，或者還有銅的，應(yīng)繼續(xù)讓其進(jìn)行刻錄，直至出現(xiàn)清晰的圖形。12，接著對(duì)電路板進(jìn)行鉆孔，應(yīng)根據(jù)孔的(轉(zhuǎn)載于:led燈實(shí)驗(yàn)報(bào)告)不同大小，選擇不同的鉆孔機(jī)進(jìn)行鉆
孔。
13，鉆孔之后，按照原理圖，對(duì)電路圖進(jìn)行排版和焊接。必須遵循的一個(gè)原則
是：小的元器件先進(jìn)行排版和焊接，接著是中等型的，再者是相對(duì)較大的器件，以此類(lèi)推。
14，接著便是對(duì)制作好的電路板進(jìn)行驗(yàn)證，即將其接入電源，觀察二極管是否
能夠正常的發(fā)光，并且是一閃一閃的，此時(shí)電路板就真正的完成了。15，若驗(yàn)證的結(jié)果是二極管不發(fā)光，或者是只發(fā)光卻不閃的，則應(yīng)對(duì)電路版進(jìn)
行仔細(xì)的檢查，檢查是否存在著虛汗點(diǎn)，或者是原理圖出錯(cuò)，或者是元器件接錯(cuò)
等。直至找出二極管不能正常閃光的問(wèn)題所在為止。
五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
結(jié)果：通過(guò)接入電源進(jìn)行驗(yàn)證，二極管能夠正常的閃光。
分析：led補(bǔ)光燈是使用led發(fā)光二極體對(duì)被攝物體進(jìn)行補(bǔ)光，led燈由
于能耗低亮度高一般用在拍照手機(jī)或數(shù)碼攝像機(jī)上，用于光線(xiàn)不補(bǔ)時(shí)的補(bǔ)光。由
于 led發(fā)光二極體的亮度遠(yuǎn)低于真正的閃光燈，所以只能起到“補(bǔ)光”的作用。
現(xiàn)在有些手機(jī)已經(jīng)用上了和照相機(jī)一樣的閃光燈，比如sony ericsson的k790c，用的就是氙氣閃光燈，效果要比led補(bǔ)光燈好，但是不能像led一樣常亮當(dāng)作
電筒用。
led閃光燈的原理：led并不是通過(guò)原子內(nèi)部的電子躍變來(lái)發(fā)光的，而是
通過(guò)將電壓加在led的pn結(jié)兩端，使pn結(jié)本身形成一個(gè)能級(jí)，然后電子在這
個(gè)能級(jí)上躍變并產(chǎn)生光子來(lái)發(fā)光的。
六、實(shí)驗(yàn)總結(jié) 實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題及措施：
1，最初的電路圖（.pcbdoc）中的名字和學(xué)號(hào)是粉紅色顯示的，這將會(huì)使得
最后的顯影與刻錄時(shí)，名字和學(xué)號(hào)將不會(huì)出現(xiàn)在電路板上的。
措施：應(yīng)在底層的情況下寫(xiě)入名字和學(xué)號(hào)，此時(shí)顯示的顏色是藍(lán)色的，這樣才能
夠使其在最后刻錄之后能夠在電路板上顯示出來(lái)的。2 首先是在將電路板進(jìn)行曝光時(shí)，由于里面的空氣沒(méi)有抽空，結(jié)果導(dǎo)致曝光的效果不明顯，甚至是沒(méi)有效果即沒(méi)有圖影像。
措施：按照原來(lái)放置的位置，把電路圖紙?jiān)谥匦戮o貼到電路板上，或者盡量避開(kāi)
那些模糊不清的圖形，再或者是換一塊新的電路板，在重新進(jìn)行抽空和曝
光。
在顯影的時(shí)候，開(kāi)始時(shí)由于液體的溫度過(guò)高，導(dǎo)致還沒(méi)來(lái)得及拿出電路板
時(shí)，就已經(jīng)因溫度過(guò)高而導(dǎo)致顯影失敗即圖像模糊掉。
措施：在重新對(duì)顯影器中的液體進(jìn)行溫度的調(diào)整，即降低溫度，再用電路板進(jìn)行
測(cè)試一下，直至溫度適宜時(shí)，能夠很好的顯影，同時(shí)也要注意一下顯影的時(shí)間，一般顯影的時(shí)間不應(yīng)過(guò)長(zhǎng)，而且對(duì)于圖像中的電路線(xiàn)較細(xì)的電路板，顯影的時(shí)間也相對(duì)的比較短。4 在最后的對(duì)電路板接入電源進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，其中的發(fā)光二極管卻不會(huì)亮。
措施：首先對(duì)電路的每一個(gè)焊接點(diǎn)就行檢查，用電烙鐵進(jìn)行測(cè)試每一個(gè)點(diǎn)，檢查
是否出現(xiàn)虛汗點(diǎn)。在檢查五虛汗點(diǎn)時(shí)，經(jīng)測(cè)試后還是燈不會(huì)亮。接著便是
對(duì)電路的原理圖進(jìn)行檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)時(shí)電路的原理圖出錯(cuò)了，如下圖的原
理圖所示，因?yàn)槠渲械?55芯片沒(méi)有與電源相接，導(dǎo)致其無(wú)法工作，因而
必須另外的補(bǔ)充一條導(dǎo)線(xiàn)，將555芯片與電源相接，保證其能夠正常的工篇五：led燈泡設(shè)計(jì)與制作實(shí)驗(yàn)報(bào)告
西安郵電大學(xué)
系部名稱(chēng)
學(xué)生姓名
專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)
班 級(jí)
實(shí)習(xí)時(shí)間
專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)）2013年6月3日至2013年6月14日 ： ： ： ： ： led燈泡設(shè)計(jì)與制作實(shí)驗(yàn)報(bào)告
【一】項(xiàng)目需求分析
課程設(shè)計(jì)分為三個(gè)獨(dú)立模塊
一、tracepro學(xué)習(xí)及操作，完成led建模與仿真；
二、led燈泡驅(qū)動(dòng)電路反向設(shè)計(jì)（完成驅(qū)動(dòng)的原理圖設(shè)計(jì)和pcb版的生成及仿真）；
三、led球形燈泡焊接制作。
【二】實(shí)施方案及本人承擔(dān)的工作
實(shí)施方案：
一、第一步驟是安裝tracepro軟件，并了解其頁(yè)面基本情況。第二步驟是熟悉光學(xué)仿真軟件tracepro，完成led燈珠的光學(xué)仿真設(shè)計(jì)。
第三步驟是掌握l(shuí)ed燈珠設(shè)計(jì)，并了解實(shí)際操作過(guò)程原理以及l(fā)ed二次光學(xué)設(shè)計(jì)基本原理。
二、通過(guò)分析現(xiàn)有l(wèi)ed驅(qū)動(dòng)電路，對(duì)其進(jìn)行反向設(shè)計(jì)，畫(huà)出其驅(qū)動(dòng)電路，并理解其實(shí)現(xiàn)原
理。完成led驅(qū)動(dòng)電路原理圖，并仿真得出其結(jié)果
三、焊接完成一個(gè)led燈泡，并能點(diǎn)亮。
本人承擔(dān)的工作：
在本次專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)中，我和我的搭檔從一開(kāi)始就認(rèn)真對(duì)待。所以每一部分的完成都是我們共同努力的結(jié)果。從最開(kāi)始的led燈外形的繪制，led燈珠的光學(xué)仿真設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，led驅(qū)動(dòng)電路原理圖，pcb原理圖并仿真，我們倆都有完成各自的，在之后的交流和共同學(xué)習(xí)下完成最好的一份。lde燈的焊接是我們兩共同努力完成的。
【三】程序框圖
【四】實(shí)驗(yàn)結(jié)果
首先我們利用tracepro光學(xué)仿真軟件制作出了燈罩的實(shí)體圖以及l(fā)ed燈珠仿真，并實(shí)現(xiàn)了其光學(xué)仿真；其次用protel 99se軟件制作出了驅(qū)動(dòng)電路原理圖以并生成pcb板然后做了仿真；最后在了解了led燈的工作原理，掌握了它的驅(qū)動(dòng)電路之后，我們焊接了自己的led燈，并使其點(diǎn)亮。
【五】設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題及解決方法
在本次課程設(shè)計(jì)中，我們遇到了很多問(wèn)題。第一，由于是第一次使用tracepro光學(xué)仿真軟件，大家都不太會(huì)使用。但是在老師的鼓勵(lì)之下，我們就借助于老師給我們的學(xué)習(xí)資料和上網(wǎng)查找資料，同學(xué)之間相互學(xué)習(xí)交流，熟悉了這個(gè)軟件。并且能比較熟練的運(yùn)用這個(gè)軟件畫(huà)出光學(xué)器件，進(jìn)行光學(xué)仿真。之后我們畫(huà)出了比較滿(mǎn)意的圖。第二，在通過(guò)分析現(xiàn)有l(wèi)ed驅(qū)動(dòng)電路 進(jìn)行反向設(shè)計(jì)，這一步我們出現(xiàn)了很大的問(wèn)題因?yàn)榇蠹叶紝?duì)原理還不是很清楚，然后我們就上網(wǎng)查找資料，同學(xué)之間相互討論，還有老師的幫助之下，完成了原理圖的設(shè)計(jì)。由于之前學(xué)習(xí)過(guò)protel 99se軟件的使用，所以在畫(huà)原理圖上沒(méi)有太大的問(wèn)題。第三，在焊接led燈的時(shí)候，由于我們的粗心大意搞錯(cuò)了焊接的順序，所以導(dǎo)致后來(lái)用了很長(zhǎng)時(shí)間才完成。總而言之，我們后來(lái)很好的完成了本次課程設(shè)計(jì)。
【六】總結(jié)
這次課程設(shè)計(jì)我覺(jué)得非常有意思。能通過(guò)自己動(dòng)手實(shí)踐，完成led燈的設(shè)計(jì)，焊接。并且看著自己做的燈點(diǎn)亮。感覺(jué)非常的高興，很有成就感。經(jīng)過(guò)本次的課程設(shè)計(jì)，讓我學(xué)會(huì)了光學(xué)仿真軟件tracepro的應(yīng)用，并且做出了led燈罩 的設(shè)計(jì)。學(xué)會(huì)了如何做光學(xué)仿真，并且完成了led燈珠的光學(xué)仿真。也使我更加熟練了protel 99se軟件制作電路圖和pcb版圖。通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，讓我了解了led燈的內(nèi)部構(gòu)造，led燈的驅(qū)動(dòng)電路以及它的工作原理。并且再一次練習(xí)了自己的焊接電路板技術(shù)，在老師的幫助下學(xué)到了很多東西。
本次課程設(shè)計(jì)中更是很好的鍛煉了自己的動(dòng)手的能力，在實(shí)踐中，不斷的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的所在，并在不斷的摸索中找出相對(duì)的措施，將問(wèn)題解決。而且在實(shí)驗(yàn)順利結(jié)束時(shí)，不僅體驗(yàn)到自己成功完成制版的喜悅，而且更是激發(fā)了自己對(duì)led的興趣與激情。相信本次的課程設(shè)計(jì)會(huì)讓我很難忘，并且對(duì)以后的學(xué)習(xí)和生活起到很大的幫助。
第五篇：LED燈散熱簡(jiǎn)述
LED燈散熱簡(jiǎn)述
課 程： 照明工程
姓 名： 王文君
學(xué) 號(hào)： 1215103044
專(zhuān) 業(yè)： 電科
（一）任課教師： 郭震寧
時(shí) 間：2015 年 07 月 12日
目錄
摘要.............................................2 1 引言...........................................3
2、LED發(fā)熱的原因.................................4
3、與LED散熱有關(guān)的主要參數(shù)......................4
4、散熱方式......................................6 4.1.主動(dòng)式散熱.................................6 4.2、被動(dòng)散熱..................................9
5、新型散熱材料.................................10
6、散熱實(shí)例.....................................12 6.1.LED顯示屏的散熱設(shè)計(jì).....................12 6.2.汽車(chē)前大燈的散熱技術(shù)....................12
7、心得體會(huì)...........................................................14
8、結(jié)束語(yǔ).......................................14
9、參考文獻(xiàn).....................................14
摘要 新一代大功率LED燈光源具有環(huán)保和節(jié)能等很多優(yōu)點(diǎn)，但大功率LED燈散熱性差，易導(dǎo)致燈具光功率減小、芯片加速老化、工作壽命減短等問(wèn)題，因此散熱是制約其發(fā)展的一個(gè)至關(guān)重要的因素。本文通過(guò)對(duì)大功率LED燈光源發(fā)熱的原因的探討，綜合闡述了目前廣泛運(yùn)用的大功率LED燈散熱技術(shù)、新型散熱材料等，并通過(guò)有限的幾個(gè)散熱實(shí)例加深對(duì)大功率LED燈光源散熱技術(shù)的了解和認(rèn)識(shí)。關(guān)鍵詞：大功率LED燈、散熱技術(shù)、散熱材料、散熱實(shí)例 引言
發(fā)光二極管（Light Emitting Diode,LED）是21世紀(jì)最具發(fā)展前景的一種新型冷光源。LED的發(fā)光機(jī)理是靠PN結(jié)中的電子在能帶間躍遷產(chǎn)生光能,芯片會(huì)有發(fā)熱現(xiàn)象,特別是大功率LED,使用多個(gè)LED組裝成一個(gè)模組,散熱量大大增加。目前LED只有15%-20%的能量轉(zhuǎn)化為光能,剩余80%-85%的能量都轉(zhuǎn)化為熱能,而芯片尺寸僅為1?12.5?2.5mm2，導(dǎo)致芯片的功率密度很大（達(dá)1W/mm2量級(jí)）。但是LED器件的散熱性比較差，首先因?yàn)榘坠釲ED的發(fā)光光譜中不包含紅外部分，即其熱量不能依靠輻射釋放；其次，LED燈具的擴(kuò)散熱阻及解除熱阻都很大。而散熱性差會(huì)導(dǎo)致很?chē)?yán)重的后果，比如減少LED的光輸出，縮短器件的壽命，偏移LED所發(fā)光的主波長(zhǎng)等。因此, 如何使這些熱能以最短的路徑, 最快速的方法, 并且最大化的散發(fā)出去成了關(guān)鍵問(wèn)題之一。
LED的熱管理主要包括3個(gè)方面：芯片級(jí)、封裝級(jí)和系統(tǒng)集成散熱級(jí)。其中，芯片是主要的發(fā)熱部件，其量子效率決定發(fā)熱效率，襯底材料決定芯片向外傳熱效率；對(duì)封裝而言，封裝結(jié)構(gòu)、材料以及工藝直接影響散熱效率；系統(tǒng)集成散熱級(jí)也就是所謂的外部散熱器，主要包括散熱片、熱管、風(fēng)扇、均溫板等。近年來(lái)，LED散熱問(wèn)題逐漸被國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界關(guān)注，相應(yīng)地開(kāi)展了各種研究，然而由于LED燈散熱多為經(jīng)驗(yàn)化設(shè)計(jì)，散熱系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)性比較差，以至于目前LED燈的散熱問(wèn)題仍然很?chē)?yán)重。因而，對(duì)大功率LED燈進(jìn)行熱分析和熱設(shè)計(jì)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
本文首先介紹了LED燈的發(fā)熱原因及目前的一些散熱方式和部分新型的散熱材料，在此基礎(chǔ)上再對(duì)幾個(gè)散熱實(shí)例深刻剖析。
2、LED發(fā)熱的原因
LED燈泡發(fā)熱的原因是因?yàn)樗尤氲碾娔懿](méi)有全部轉(zhuǎn)化為光能，而是一部分轉(zhuǎn)化成為熱能，電光轉(zhuǎn)換效率20~30%左右。也就是說(shuō)大約70%的電能都變成了熱能。
熱的傳播方式有“熱傳導(dǎo)”、“對(duì)流”、“熱輻射”三種形態(tài)，晶格振動(dòng)的傳播、金屬中自由電子的移動(dòng)屬于“熱傳導(dǎo)”，流體運(yùn)動(dòng)傳熱屬于“對(duì)流”，通過(guò)電磁波傳熱是“熱輻射”。
3、與LED散熱有關(guān)的主要參數(shù)
熱阻是指器件的有效溫度與外部規(guī)定參考點(diǎn)溫度之差除以器件中的穩(wěn)態(tài)功率耗散所得的商。它是表示器件散熱程度的最重要參數(shù)。目前散熱較好的功率LED熱阻≤10℃/W，國(guó)內(nèi)報(bào)道最好的熱阻≤5℃/W，國(guó)外可達(dá)熱阻≤3℃/W，如做到這個(gè)水平可確保功率LED的壽命。
結(jié)溫是指LED器件中主要發(fā)熱部分的半導(dǎo)體結(jié)的溫度。它是體現(xiàn)LED器件在工作條件下，能否承受的溫度值。從根本上講，結(jié)溫的上升降低了PN結(jié)發(fā)光復(fù)合的幾率。表現(xiàn)在光源上就是發(fā)光亮度下降，產(chǎn)生了飽和現(xiàn)象。為此美國(guó)SSL計(jì)劃制定提高耐熱性目標(biāo)。芯片及熒光粉的耐熱性還是很高的，目前已經(jīng)達(dá)到芯片結(jié)溫在150℃下，熒光粉在130℃下，基本對(duì)器件的壽命不會(huì)有什么影響。說(shuō)明芯片熒光粉耐熱性愈高，對(duì)散熱的要求就愈低。
LED結(jié)溫的產(chǎn)生是由于兩個(gè)因素所引起的：（1）內(nèi)部量子效率不高，也就是在電子和空穴復(fù)合時(shí)，并不能100%都產(chǎn)生光子，通常稱(chēng)為由“電流泄漏”而使PN區(qū)載流子的復(fù)合率降低。泄漏電流乘以電壓就是這部分的功率，也就是轉(zhuǎn)化為熱能，但這部分不占主要成分，因?yàn)楝F(xiàn)在內(nèi)部光子效率已經(jīng)接近90%。(2)內(nèi)部產(chǎn)生的光子無(wú)法全部射出到芯片外部而最后轉(zhuǎn)化為熱量，這部分是主要的，因?yàn)槟壳斑@種稱(chēng)為外部量子效率只有30%左右，大部分都轉(zhuǎn)化為熱量了。
圖1.光衰和結(jié)溫的關(guān)系
結(jié)溫不但影響長(zhǎng)時(shí)間壽命，也還直接影響短時(shí)間的發(fā)光效率，例如Cree公司的XLamp7090XR-E的發(fā)光量和結(jié)溫的關(guān)系如圖2所示。
圖2.結(jié)溫和發(fā)光量的關(guān)系
溫升有幾種不同的溫升，我們這里所討論的是：管殼－環(huán)境溫升。它是指LED器件管殼（LED燈具可測(cè)到的最熱點(diǎn)）溫度與環(huán)境（在燈具發(fā)光平面上，距燈具0.5米處）溫度之差。它是一個(gè)可以直接測(cè)量到的溫度值，并可直接體現(xiàn)LED器件外圍散熱程度，實(shí)踐已證明，在環(huán)境溫度為30℃時(shí)，如果測(cè)得LED管殼為60℃，其溫升應(yīng)為30℃，此時(shí)基本上可確保LED器件的壽命值，如溫升過(guò)高，LED光源的維持率將會(huì)大幅度下降。
4、散熱方式
一般說(shuō)來(lái)，依照從散熱器帶走熱量的方式，可以將散熱器分為主動(dòng)式散熱和被動(dòng)式散熱。所謂的被動(dòng)式散熱，是指通過(guò)散熱片將熱源LED光源熱量自然散發(fā)到空氣中，其散熱的效果與散熱片大小成正比，但因?yàn)槭亲匀簧l(fā)熱量，效果當(dāng)然大打折扣，常常用在那些對(duì)空間沒(méi)有要求的設(shè)備中，或者用于為發(fā)熱量不大的部件散熱，如部分普及型主板在北橋上也采取被動(dòng)式散熱，絕大多數(shù)采取主動(dòng)式散熱式，主動(dòng)式散熱就是通過(guò)風(fēng)扇等散熱設(shè)備強(qiáng)迫性地將散熱片發(fā)出的熱量帶走，其特點(diǎn)是散熱效率高，而且設(shè)備體積小。
4.1.主動(dòng)式散熱
從散熱方式上細(xì)分，可以分為風(fēng)冷散熱、液冷散熱、熱管散熱、半導(dǎo)體制冷、化學(xué)制冷等等。
風(fēng)冷散熱是最常見(jiàn)的散熱方式，相比較而言，也是較廉價(jià)的方式。風(fēng)冷散熱從實(shí)質(zhì)上講就是使用風(fēng)扇帶走散熱器所吸收的熱量。具有價(jià)格相對(duì)較低，安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。但對(duì)環(huán)境依賴(lài)比較高，例如氣溫升高以及超頻時(shí)其散熱性能就會(huì)大受影響。
液冷散熱是通過(guò)液體在泵的帶動(dòng)下強(qiáng)制循環(huán)帶走散熱器的熱量，與風(fēng)冷相比，具有安靜、降溫穩(wěn)定、對(duì)環(huán)境依賴(lài)小等等優(yōu)點(diǎn)。液冷的價(jià)格相對(duì)較高，而且安裝也相對(duì)麻煩一些。同時(shí)安裝時(shí)盡量按照說(shuō)明書(shū)指導(dǎo)的方法安裝才能獲得最佳的散熱效果。出于成本及易用性的考慮，液冷散熱通常采用水做為導(dǎo)熱液體，因此液冷散熱器也常常被稱(chēng)為水冷散熱器。
半導(dǎo)體制冷就是利用一種特制的半導(dǎo)體制冷片在通電時(shí)產(chǎn)生溫差來(lái)制冷，只要高溫端的熱量能有效的散發(fā)掉，則低溫端就不斷的被冷卻。在每個(gè)半導(dǎo)體顆粒上都產(chǎn)生溫差，一個(gè)制冷片由幾十個(gè)這樣的顆粒串聯(lián)而成，從而在制冷片的兩個(gè)表面形成一個(gè)溫差。利用這種溫差現(xiàn)象，配合風(fēng)冷/水冷對(duì)高溫端進(jìn)行降溫，能得到優(yōu)秀的散熱效果。半導(dǎo)體制冷具有制冷溫度低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，冷面溫度可以達(dá)到零下10℃以下，但是成本太高，而且可能會(huì)因溫度過(guò)低導(dǎo)致造成短路，而且現(xiàn)在半導(dǎo)體制冷片的工藝也不成熟，不夠?qū)嵱谩?/p>
化學(xué)制冷就是使用一些超低溫化學(xué)物質(zhì)，利用它們?cè)谌诨臅r(shí)候吸收大量的熱量來(lái)降低溫度。這方面以使用干冰和液氮較為常見(jiàn)。比如使用干冰可以將溫度降低到零下20℃以下，還有一些更“變態(tài)”的玩家利用液氮將CPU溫度降到零下100℃以下(理論上)，當(dāng)然由于價(jià)格昂貴和持續(xù)時(shí)間太短，這個(gè)方法多見(jiàn)于實(shí)驗(yàn)室或極端的超頻愛(ài)好者。
SynJet替代風(fēng)扇：SynJet的大致原理是一個(gè)類(lèi)似振動(dòng)膜的元件以一定頻率振動(dòng)壓縮腔內(nèi)的空氣，空氣受壓縮后從細(xì)小的噴嘴高速?lài)姵?，形成空氣彈噴向散熱片，同時(shí)空氣彈帶動(dòng)散熱片周?chē)目諝饬鲃?dòng)帶走熱量。
均熱板技術(shù)：熱能有個(gè)規(guī)律，它會(huì)往熱阻值低的地方傳遞。如果熱量無(wú)法通過(guò)散熱介質(zhì)傳導(dǎo)出去，它就會(huì)傳遞到PCB上，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致PCB過(guò)熱變形、損壞。因此，滿(mǎn)載做功時(shí)單位面積內(nèi)的巨大熱能是一個(gè)顯卡最難克服的散熱問(wèn)題。下面是目前幾種傳統(tǒng)散熱方式在熱傳密度上的橫向比較：
一個(gè)50cm2，6mm厚的真空均溫板HeatFlux熱傳密度可達(dá)115W/cm2，是銅熱管的10倍以上，VaporChamber真空腔均熱板比純銅基板具有更好的熱擴(kuò)散性能，特別適合于大功率的CPU、GPU的使用。
如圖所示，為真空腔均熱板散熱過(guò)程示意圖，芯片產(chǎn)生熱能通過(guò)大面積均熱板迅速吸收和傳導(dǎo)，使封裝的介質(zhì)開(kāi)始由液體轉(zhuǎn)化為氣體，通過(guò)蒸發(fā)區(qū)將熱能帶出。氣態(tài)介質(zhì)膨脹至整個(gè)真空腔，將帶出的熱能迅速傳導(dǎo)到整個(gè)封裝的銅內(nèi)腔體中并傳導(dǎo)到鋁鰭片上。鋁鰭片的熱能經(jīng)過(guò)風(fēng)扇強(qiáng)制對(duì)流冷卻后，使工質(zhì)失去熱能冷卻，變化為液態(tài)通過(guò)內(nèi)腔管壁毛細(xì)作用，然后回流到底部蒸發(fā)區(qū)，又吸收到新的熱能，并再度氣化將熱帶出，形成一個(gè)循環(huán)。
總結(jié)起來(lái)，真空均熱板優(yōu)勢(shì)有：
一.均熱板的阻抗為業(yè)界中最低之一，將300W應(yīng)用于25mmx25mm時(shí)的測(cè)量值為0.05C/W
二.尺寸外型非常靈活，均熱板面積可達(dá)200mmx200mm
三.克服了方向性限制，全面提升了電子組件/系統(tǒng)的效能
自激式振蕩流熱管/環(huán)路熱管：它們作為傳統(tǒng)熱管技術(shù)的延伸，也是依靠液體相變實(shí)現(xiàn)換熱的，傳熱能力較燒結(jié)熱管提高20-30%，具有傳熱效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、適應(yīng)性好、熱輸運(yùn)距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)，是解決大功率LED燈散熱問(wèn)題最為有效的解決方案。
離子風(fēng)散熱技術(shù)：Tessera把這套系統(tǒng)命名為EHD(Electro Hydro Dynamic電子液動(dòng)力)散熱，其概念實(shí)際上相當(dāng)簡(jiǎn)單，基于正負(fù)電子中和的原理，由一對(duì)電極的一端產(chǎn)生正電離子，飛向另一端的負(fù)電離子，便能帶動(dòng)空氣形成穩(wěn)定氣流，即“離子風(fēng)”帶走熱量，在完全沒(méi)有活動(dòng)部件的情況下實(shí)現(xiàn)了靜音散熱。
離子風(fēng)的散熱技術(shù)，與現(xiàn)在的散熱技術(shù)相比，這種新的散熱技術(shù)可以提升250%的散熱效率。采用這種技術(shù)的離子風(fēng)引擎兩端各有一個(gè)高電壓電極，電極之間的電壓差高達(dá)數(shù)千伏，在這種情況下，空氣中的氣體分子實(shí)現(xiàn)離子化就產(chǎn)生了離子風(fēng)，這種離子風(fēng)可以高效的帶走芯片所產(chǎn)生的熱量。這種離子風(fēng)引擎可以安裝在需要散熱的芯片上，這樣無(wú)需風(fēng)扇就可以起到強(qiáng)大的散熱作用，并且其散熱效率遠(yuǎn)高于目前的散熱產(chǎn)品。
如果普通散熱器可以將溫度降到60°C的話(huà)，這種離子風(fēng)散熱引擎可以將溫度降至35°C。在熱管的幫助下，離子風(fēng)引擎散熱效果與現(xiàn)在的散熱技術(shù)相比可以提升250%。目前相關(guān)技術(shù)人員正在努力使離子風(fēng)技術(shù)支持低電壓運(yùn)行環(huán)境。合成射流冷卻法
合成射流替代了傳統(tǒng)的風(fēng)扇；對(duì)于LED散熱來(lái)說(shuō)是一個(gè)極佳的選擇。通過(guò)隔膜的運(yùn)動(dòng)，引起氣流在開(kāi)口處的周期性吸入與發(fā)射，從而形成了射流；如圖1所示。圖1中前三個(gè)畫(huà)面顯示了氣體的發(fā)射階段：此階段形成了帶有旋渦的射流；射流處氣體向下對(duì)流。一旦旋渦流向下行，開(kāi)口處附近的空氣就會(huì)被帶動(dòng)，從而形成射流；如圖1中后兩個(gè)畫(huà)面所示。該急速湍流空氣每秒脈沖數(shù)可達(dá)30至200，沖破熱界面層，提高從熱源（主要是LED散熱片）出散發(fā)的大部分熱量；從而排放掉大量的熱。這種高速脈沖氣流能精確放置于需要冷卻的地方，例如散熱片翼；從而進(jìn)一步提高合成射流的散熱效率。
納米碳球應(yīng)用于輻射散熱技術(shù)：受限于節(jié)能與產(chǎn)品輕薄短小之需求，非主動(dòng)散熱日益受重視，應(yīng)用輻射紅外線(xiàn)的涂料散熱方式是目前相當(dāng)熱門(mén)的研究領(lǐng)域，特別是應(yīng)用于高功率LED與太陽(yáng)電池等產(chǎn)品，其散熱好壞會(huì)直接反應(yīng)在產(chǎn)品效能上，并且為了節(jié)能減碳的訴求，這類(lèi)產(chǎn)品通常不會(huì)加裝風(fēng)扇散熱。一般導(dǎo)熱材必須有高的Loading，藉由填充粒子間的界面接觸傳導(dǎo)熱，因此界面阻抗成為主要的熱能傳遞障礙。碳簇材料(黑體)輻射冷卻效果佳。在相同溫度(90°C)下，以紅外線(xiàn)攝相儀觀測(cè)，有涂裝的很火紅(輻射發(fā)射率達(dá)98%)，并且明顯降溫速度較快，顯示涂層具輻射冷卻效果。將此應(yīng)用于單顆5WLED臺(tái)燈制品，LED溫度可由75.1°C降至50.8°C，亮度增加30%且壽命可大幅提升(圖六)。輻射散熱的效果常隨散熱鰭片之設(shè)計(jì)而略有不同，一般來(lái)說(shuō)，涂裝納米碳球之鰭片可較相同形狀未涂裝樣品降溫達(dá)6°C以上。因應(yīng)節(jié)能與非主動(dòng)散熱需求，產(chǎn)品可藉簡(jiǎn)易的涂布技術(shù)應(yīng)用于鋁鰭片散熱、LED照明、車(chē)燈、工業(yè)計(jì)算機(jī)、太陽(yáng)能電池散熱、隨身裝置、游戲機(jī)等應(yīng)用產(chǎn)品。相關(guān)產(chǎn)品市場(chǎng)產(chǎn)值大，目前成果已商品化應(yīng)用于LED臺(tái)燈產(chǎn)品。
靜音氣冷技術(shù)(Silent Air-cooling Technology, Silent ACT)已是一種相當(dāng)接近未來(lái)散熱系統(tǒng)的要求而被看好的新技術(shù)。其散熱原理是透過(guò)一個(gè)高強(qiáng)度電場(chǎng)把電極頭周?chē)目臻g離子化，當(dāng)離子從電極移至收集電極時(shí)，就會(huì)和中性的空氣粒子互撞且傳遞電荷，接著則會(huì)移動(dòng)及產(chǎn)生氣流空氣分子離子化，最后再透過(guò)電場(chǎng)來(lái)推動(dòng)氣流。
靜音氣冷技術(shù)運(yùn)作示意圖
4.2、被動(dòng)散熱
指僅通過(guò)散熱器本身，將在LED照明過(guò)程中產(chǎn)生的熱量分散出去，達(dá)到降低結(jié)溫的效果，主要有直接自然對(duì)流散熱和熱管(平板熱管、環(huán)路熱管和翅片式熱管)技術(shù)散熱兩種 熱管：熱管屬于一種傳熱元件，它充分利用了熱傳導(dǎo)原理與致冷介質(zhì)的快速熱傳遞性質(zhì)，通過(guò)在全封閉真空管內(nèi)的液體的蒸發(fā)與凝結(jié)來(lái)傳遞熱量，具有極高的導(dǎo)熱性、良好的等溫性、冷熱兩側(cè)的傳熱面積可任意改變、可遠(yuǎn)距離傳熱、可控制溫度等一系列優(yōu)點(diǎn)，并且由熱管組成的換熱器具有傳熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、流體阻損小等優(yōu)點(diǎn)。其導(dǎo)熱能力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)任何已知金屬的導(dǎo)熱能力。
5、新型散熱材料
陶瓷材料：陶瓷屬于非金屬材料，晶體結(jié)構(gòu)中沒(méi)有自由電子，具有優(yōu)秀的絕緣性能。它的傳熱屬于聲子導(dǎo)熱機(jī)理，當(dāng)晶格完整無(wú)缺陷時(shí)，聲子的平均自由程越大，熱導(dǎo)率就越高。理論表明，陶瓷晶體材料的最大導(dǎo)熱系數(shù)可高達(dá)320W/mK。
塑包鋁材料：鋁是最好的散熱材料，但是鋁制品價(jià)格昂貴且使用頻率較低，工藝本身受到極大限制，因而款式少，長(zhǎng)期以往限制了其發(fā)展和更新的速度。塑料本身是絕緣體，而且散熱性能較佳，價(jià)格低廉，但是相對(duì)金屬來(lái)說(shuō)，散熱性能差一些，而具有革新意義的塑包鋁成為散熱首選。塑包鋁結(jié)合塑料與鋁的特性，增強(qiáng)了導(dǎo)熱材料的安全性，也提升了散熱套件的實(shí)用性、美觀性，還在很大程度上降低了使用成本，是值得推廣的安全散熱材料。
鎂合金材料：傳統(tǒng)材料上，銅的熱導(dǎo)率最高，是很好的散熱材料，但銅的成本高、密度大，限制了其在散熱器上的應(yīng)用；鋁的熱導(dǎo)率較高、成本較低，是散熱器的主要材料。鎂的熱導(dǎo)率雖比鋁稍低，也屬于良好的導(dǎo)熱材料，鎂合金的散熱速率顯著優(yōu)于鋁合金及銅合金，相對(duì)于原來(lái)廣泛采用的Al合金，鎂合金在LED照明散熱材料方面具有廣泛的應(yīng)用前景，正受到國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。
石墨烯材料：金屬材料在LED散熱應(yīng)用方面存在難于加工、耗費(fèi)能源、密度過(guò)大、導(dǎo)電、易變形以及廢料難回收等諸多問(wèn)題，幾乎沒(méi)有太大的降價(jià)空間。而納米石墨烯導(dǎo)熱塑料如應(yīng)用在LED燈具散熱上，其系統(tǒng)成本至少可以降低30%。石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的納米新材料，是目前人類(lèi)所發(fā)現(xiàn)的幾乎完美的平面原子結(jié)構(gòu)，其出色的導(dǎo)電、導(dǎo)熱以及散熱性能讓各行各業(yè)均對(duì)其寄予厚望。
石墨烯屬于稀土材料，正漸漸取代金屬部件應(yīng)用于LED燈具的導(dǎo)熱零件，包括燈座、冷卻散熱燈杯和外殼等。石墨烯相對(duì)于金屬材料，具有散熱均勻、重量輕，造型設(shè)計(jì)靈活等特點(diǎn)。
多孔性物質(zhì)：熱量利用聲子和震動(dòng)的量化單位(作為載熱粒子)穿過(guò)材料。當(dāng)聲子跑進(jìn)一個(gè)孔里時(shí)，它會(huì)分散、損失能量。因此，聲子不能有效地?cái)y帶熱量通過(guò)多層材料。這導(dǎo)致該材料的導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)比較低。而這一低導(dǎo)熱率會(huì)提高熱電轉(zhuǎn)化效率。材料的孔越多，則導(dǎo)熱系數(shù)越低，就越適合做熱電材料?？偟膩?lái)說(shuō)，研究人員發(fā)現(xiàn)當(dāng)孔越小、擠得越密時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)就越低。Niarchos 說(shuō)他們的運(yùn)算結(jié)果與其他實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)非常吻合。他們也表示，微納米多孔材料基本上比無(wú)孔材料的熱-電轉(zhuǎn)化率要高出好幾倍
聚合物材料：通常都是熱絕緣體，但美國(guó)研究人員通過(guò)電聚合過(guò)程使聚合物纖維排成整齊陣列，形成一種新型熱界面材料，導(dǎo)熱性能在原有基礎(chǔ)上提高了20倍。佐治亞理工學(xué)院?jiǎn)讨巍の榈吕驒C(jī)械工程學(xué)院助理教授巴拉圖德·克拉說(shuō)，新的熱界面材料是利用共軛聚合物聚噻吩制成的，其整齊的納米纖維陣列既有利于聲子的轉(zhuǎn)移，也避免了材料的脆性。新材料在室溫下的導(dǎo)熱率達(dá)到4.4瓦/米·開(kāi)爾文，并已在200℃溫度下進(jìn)行了80次熱循環(huán)測(cè)試，性能依舊穩(wěn)定；相比之下，芯片和散熱片之間的熱界面常用的焊錫材料，在回流的高溫過(guò)程中工作時(shí)可能會(huì)變得不可靠
惰性液體冷卻材料：新型LED替代燈依靠惰性液體冷卻，實(shí)現(xiàn)高電流驅(qū)動(dòng)下只需少量組件便可獲得更高亮度。新產(chǎn)品系列有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，把LED面向外固定在金屬插指上，燈泡內(nèi)注入惰性液體用來(lái)散熱，這樣在配備較少燈具組件的情況下可達(dá)到很好的散熱效果，從而實(shí)現(xiàn)高電流作業(yè)，獲得高亮度。
液態(tài)金屬：液態(tài)金屬導(dǎo)熱率遠(yuǎn)高于常規(guī)散熱工質(zhì)，能在一個(gè)較寬的溫度范圍（從室溫直到2300℃）內(nèi)始終保持液態(tài)，不會(huì)像普通液體易于因氣液相變導(dǎo)致過(guò)高壓力而發(fā)生危險(xiǎn)，特別是由此研制成的散熱器十分緊湊。經(jīng)實(shí)驗(yàn)室對(duì)200至900瓦功率器件的散熱測(cè)試表明，液態(tài)金屬散熱技術(shù)具有快速高效的熱量輸運(yùn)能力，體現(xiàn)出了穩(wěn)定可靠、能耗低等諸多領(lǐng)先于傳統(tǒng)散熱方式的優(yōu)點(diǎn)，有望成為高端LED光源熱管理的理想解決方案。
6、散熱實(shí)例
6.1.LED顯示屏的散熱設(shè)計(jì)
1、空氣流體力學(xué)，利用燈殼外形，制造出對(duì)流空氣，這是最低成本的加強(qiáng)散熱方式。
2、導(dǎo)熱塑料殼，在塑料外殼注塑時(shí)填充導(dǎo)熱材料，增加塑料外殼導(dǎo)熱、散熱能力。
3、鋁散熱鰭片，這是最常見(jiàn)的散熱方式，用鋁散熱鰭片做為外殼的一部分來(lái)增加散熱面積。
4、表面輻射散熱處理，燈殼表面做輻射散熱處理，簡(jiǎn)單的就是涂抹輻射散熱漆，可以將熱量用輻射方式帶離燈殼表面。
5、導(dǎo)熱管散熱，利用導(dǎo)熱管技術(shù)，將熱量由LED全彩顯示屏芯片導(dǎo)到外殼散熱鰭片。在大型燈具，如路燈等是常見(jiàn)的設(shè)計(jì)。
6、風(fēng)扇散熱，燈殼內(nèi)部用長(zhǎng)壽高效風(fēng)扇加強(qiáng)散熱，這種方法造價(jià)低、效果好。但是，要換風(fēng)扇就是麻煩而且也不適用于戶(hù)外，這種設(shè)計(jì)較為少見(jiàn)。
7、液態(tài)球泡，利用液態(tài)球泡封裝技術(shù)，將導(dǎo)熱率較高的透明液體填充到燈體球泡內(nèi)。這是目前除了反光原理外，唯一利用LED芯片出光面導(dǎo)熱、散熱的技術(shù)。
8、導(dǎo)熱散熱一體化--高導(dǎo)熱陶瓷的運(yùn)用，燈殼散熱的目的是降低LED全彩顯示屏芯片的工作溫度，由于LED芯片膨脹系數(shù)和我們常的金屬導(dǎo)熱、散熱材料膨脹系數(shù)差距很大，不能將LED芯片直接焊接，以免高、低溫?zé)釕?yīng)力破壞LED全彩顯示屏的芯片。最新的高導(dǎo)熱陶瓷材料，導(dǎo)熱率接近鋁，膨脹系可調(diào)整到與LED全彩顯示屏芯片同步。這樣就可以將導(dǎo)熱、散熱一體化，減少熱傳導(dǎo)中間過(guò)程。
6.2.汽車(chē)前大燈的散熱技術(shù)
（1）.散熱設(shè)計(jì)
汽車(chē)前大燈用LED是目前OSRAM公司最大功率的一種LEUMD1W4[3]；管芯散熱設(shè)計(jì)選用了一種更利于散熱的LE3S封裝[1]。這種封裝的特點(diǎn)是，以面積較大的銅合金散熱墊為基座，管芯固定在基座中央。同時(shí)將LED基座與鋁基板接觸區(qū)域的絕緣介質(zhì)剝離，使銅合金基座與鋁基板直接接觸?；系臒嶂苯觽鲗?dǎo)至LED的外部。這種內(nèi)部結(jié)構(gòu)去處了管芯和基座之間的介質(zhì)減少了熱阻，更直接地將管芯的結(jié)溫導(dǎo)出(見(jiàn)圖2a)。
圖2 ：汽車(chē)大燈用L ED、等效熱阻散熱路徑圖（點(diǎn)擊圖片放大）汽車(chē)前大燈主要散熱路徑是：管芯→銅合金基板→鋁基板→散熱器或機(jī)殼→環(huán)境空氣，(見(jiàn)圖2b)。若LED的結(jié)溫為T(mén)J，環(huán)境空氣的溫度為T(mén)A，散熱墊底部的溫度為T(mén)c(TJ>Tc>TA)，在熱傳導(dǎo)過(guò)程中，各種材料的導(dǎo)熱性能不同，即有不同的熱阻。管芯傳導(dǎo)到散熱墊底面的熱阻為RJC(LED的熱阻)、散熱墊傳導(dǎo)到PCB面層敷銅層的熱阻為RCB、PCB傳導(dǎo)到環(huán)境空氣的熱阻為RBA，則從管芯的結(jié)溫TJ傳導(dǎo)到空氣TA的總熱阻RJA，RJA與各熱阻關(guān)系為：RJA=RJC+RCB+RBA，銅合金基板和鋁基板導(dǎo)熱性能接近且熱阻小，其導(dǎo)熱性能就好，即散熱性能也越好[2]。該散熱結(jié)構(gòu)的總熱阻比常規(guī)結(jié)構(gòu)減少近26%。
（2）、車(chē)燈環(huán)境的系統(tǒng)設(shè)計(jì)
由于現(xiàn)階段的LED的輸出光通量低，僅汽車(chē)近光燈就需要1000lm以上?？紤]到汽車(chē)前大燈的配光要求以及電學(xué)、光學(xué)參數(shù)的穩(wěn)定性，LED應(yīng)用于汽車(chē)前大燈常需要集幾顆甚至幾十顆LED元件于一塊模組中，才能滿(mǎn)足車(chē)燈法規(guī)所需的要求。目前，我們針對(duì)O2star[1]和X2lamp產(chǎn)品的類(lèi)似封裝進(jìn)行配光設(shè)計(jì)。其中OSTAR4chip車(chē)燈專(zhuān)用的LEUMD1W4[3]單只LED輸出光通量大于350lm，陣列3只這種LED即可滿(mǎn)足車(chē)燈1000lm的基本要求。
(1)擴(kuò)大散熱面積提高傳導(dǎo)效率。在LED汽車(chē)前大燈近光單元設(shè)計(jì)中，3顆大功率LED陣列在鋁基板上。這種緊密排列的大功率LED熱量的高度集中和散熱難度可想而知。試驗(yàn)樣件的做法是鋁基板與散熱器緊密貼合固定。二者之間的填充了性?xún)r(jià)比較高且使用簡(jiǎn)單的導(dǎo)熱硅脂，在整個(gè)散熱系統(tǒng)中，硅脂層其實(shí)是散熱關(guān)鍵之所在。目前主流導(dǎo)熱硅脂的導(dǎo)熱系數(shù)均大于1W/m·K，優(yōu)質(zhì)的可達(dá)到6W/m·K以上，試驗(yàn)選擇了性?xún)r(jià)比較高導(dǎo)熱率達(dá)到4。4W/m·K的TG2244導(dǎo)熱硅脂。
圖3：風(fēng)冷和外置散熱（點(diǎn)擊圖片放大）(2)強(qiáng)制對(duì)流提供與外界空氣熱交換。在散熱片的背面加裝風(fēng)扇促使強(qiáng)制空氣流動(dòng)。風(fēng)扇加速了散熱片的熱交換的同時(shí)，流動(dòng)的空氣也直接從PCB板上帶走了部分熱量。由于燈體的狹小且密封，與外界的空氣對(duì)流幾乎不可能。圖3a所示風(fēng)冷結(jié)構(gòu)中風(fēng)扇的強(qiáng)制對(duì)流可以緩解散熱器中心區(qū)域與周?chē)h(huán)境的溫度不均勻，使燈體內(nèi)部和燈體外殼的溫度盡量接近。有助于將內(nèi)部的熱通過(guò)外殼和外置散熱器傳導(dǎo)出去。
(3)散熱器部分外置。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的分布及燈體安裝的空間大小，將燈體散熱器設(shè)計(jì)為內(nèi)置和外置二個(gè)部分，如圖3b所示。外置散熱器設(shè)計(jì)在燈殼的上緣。內(nèi)置LED產(chǎn)生的熱由內(nèi)置散熱器傳導(dǎo)到外置的散熱片上，再通過(guò)對(duì)流散熱?？紤]到燈光通常在行駛時(shí)開(kāi)啟，發(fā)動(dòng)機(jī)艙受到強(qiáng)對(duì)流風(fēng)冷的作用，溫度相對(duì)較低。加之車(chē)燈外殼上緣恰好暴露在車(chē)前蓋的縫隙處，車(chē)輛行駛時(shí)車(chē)蓋縫隙導(dǎo)入的氣流流經(jīng)外置散熱片的翼片，外置散熱器受到空氣的風(fēng)冷。外置散熱器對(duì)燈內(nèi)的降溫發(fā)揮了很好散熱作用。
7、心得體會(huì)
借此次寫(xiě)課程論文的機(jī)會(huì)，我對(duì)一些LED器件的散熱技術(shù)進(jìn)行了整理歸納，通過(guò)此次歸納整理，我不僅對(duì)LED的散熱技術(shù)有了更深的認(rèn)識(shí)和了解，而且自己也從這次的論文中學(xué)到了一些關(guān)于LED的散熱技巧和掌握了一些常見(jiàn)散熱問(wèn)題的解決方法，同時(shí)本門(mén)課程和這次的論文學(xué)習(xí)也讓我找到了大學(xué)及以后的努力方向。
8、結(jié)束語(yǔ)
本文通過(guò)對(duì)大功率LED燈發(fā)熱原因的分析，并總結(jié)了多種散熱方式和一些新型的散熱材料，最后通過(guò)LED顯示屏和汽車(chē)前大燈的散熱實(shí)例剖析了散熱技術(shù)在大功率LED燈領(lǐng)域的必要性和重要性。
9、參考文獻(xiàn)
[1]李興林，半導(dǎo)體照明工程技術(shù)，中國(guó)建筑工業(yè)出版社
[2]房海明，LED照明設(shè)計(jì)與案例精選，北京航天航空大學(xué)出版社
[3]http://lights.ofweek.com/2015-05/ART-220019-11002-28954868.html [4]http://lights.ofweek.com/2014-05/ART-220019-8140-28804690.html [5]http://lights.ofweek.com/2014-11/ART-220019-8420-28901318.html [6]http://lights.ofweek.com/2013-09/ART-220019-8500-28718209.html
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