(整理)幾款貼片LED的比較

精品文檔精品文檔幾款貼片LED的比較這里就目前常用的幾款貼片白光LED的優(yōu)劣做個比較。主要是下列幾種封裝形式的LED：3528、3014、2835、5630。幾款LED的外觀結構見圖1。3528301428355630-15630-23528301428355630-15630-2圖1.本文討論的幾種白光貼片封裝5630的封裝結構有兩種形式，如上圖，這里以“-1”、“-2”來區(qū)分。國內(nèi)的封裝廠基本上是“1”形封裝。采用“2”形封裝的主要是韓國LG。1.散熱方面比較1.1LED封裝的散熱狀況測試比較表1是幾款貼片LED的測試結果。3528、2835、3104均焊接在相同設計的PCB上，工作電流均為30mA，兩款5630也是采用相同的PCB,工作電流是150mA。表中有“a”后綴的表示采用了更好的散熱措施。表1?幾款貼片LED）的測試數(shù)據(jù)ED類型!35283528283530145630-15630-25630-1a5630-2a參數(shù)單位測試及計「算數(shù)；據(jù)TaC3131.530.530.524.924.928.825.3初始電壓V3.2333.2363.2613.1533.1963.1233.2513.107穩(wěn)定電壓V3.1993.2023.2313.1123.0493.0263.1873.076電壓差V0.0340.0340.030004!07W0.0970.0640.031測試的目的主要是考察比較這些LED的結溫，以此來比較那種LED的散熱好，那種不好。結溫是不能直接用溫度計測試的，通常是根據(jù)半導體物理的理論，PN結的電壓與溫度有著線性的關系，以此采用電壓法來測試計算結溫。限于本人測試的條件，雖然測試了上述幾款LED的電壓溫度系數(shù)K值，但是由于數(shù)值的準確度不致引起誤導，這里就不給出具體的K值數(shù)據(jù)了。只給出相互比較的趨勢。從本人測試的幾款LEDK值數(shù)據(jù)看，有著很明顯的趨勢，數(shù)值由大到小的順序是：K>k>k>k3528283530145630從表1的電壓差大小就可以基本反映結溫的變化大小。雖然看來2835的電壓差比3528的要小，但是它的K值小，實際結溫還是比3528要高2°C左右。5630則不能簡單地跟其它幾款貼片LED相比較，因為它的K值比其它的要小很多，跟最低的3014相比還要小20%。而且它的工作電流是150mA，所以，5630的結溫要高很多。我們只能是在兩種5630結構之間進行比較。從表1的數(shù)據(jù)可以看到，5630-1型封裝的散熱要比5630-2型封裝要差很多。根據(jù)K值計算結溫，兩者的結溫相差達到20°C以上。1.2幾款LED的應用分析根據(jù)上節(jié)的測試比較，可以看到，5630封裝結構的結溫要遠遠高于其它幾種封裝的結溫。由此可以推斷，5630的壽命和可靠性要低。注意，知識針對目前5630型封裝的額定電流情況（通常廠家給出的是120mA或150mA）。如果這種封裝的額定電流規(guī)定為20mA或30mA，則另當別論。從測試的結果看，在3528、3014和2835中，被認為散熱最不好的3528封裝，實際上是最好的。3014和2835的封裝結構，與3528相比，并不是它們額定電流大小決定了結溫高，因為測試是采用了相同的電流。并且測試中采用的3528還是額定電流20mA芯片的產(chǎn)品，用30mA來測試，已經(jīng)是超負荷工作了，依然表現(xiàn)出比額定電流30mA芯片的3014及額定電流60mA芯片的2835要好的性能。由此可以推斷，同樣是30mA下工作，3014的散熱能力不如3528，其壽命和可靠性也就差。而2835，若只是設計用來在30mA下工作，性能基本接近3528。但實際上它的額定電流是60mA，這樣，實際產(chǎn)品的壽命和可靠性相對3528就很差了。注意，這里用20mA的3528工作在30mA與其它LED比較，并不是讓大家簡單地用額定電流20mA的產(chǎn)品直接采用30mA來使用，因為這樣會造成色溫的變化和正向電壓的增大。本測試對比表明，如果3014可以工作在30mA，那么用3528封裝也可以采用30mA的芯片及工藝來封裝以工作在30mA。當然，這里只是從熱的方面來考慮，光的方面還需考慮?？磫栴}要全面，不可一葉障目。一方面的好，并不能代表整體好，需要全盤考慮。2.光學方面比較這里的光學比較，僅僅是以LED自身特性考慮。10.5306090120角度1501803014的推出，主要是想替代352。推出它的理由是：體積小，散熱比3528好。還沒有注重宣導它的出光方面的優(yōu)勢。而2835的推出，則還注重地宣傳它出光面大的優(yōu)勢。同樣，10.5306090120角度150180其實，我們看看這幾款貼片LED的規(guī)格、或?qū)嶋H測試看看，就會發(fā)現(xiàn)，它們的額定視角都是相同的――120度。圖2是幾款貼片的規(guī)格、或?qū)嶋H測試看看，就會發(fā)現(xiàn)，它們的額定視角都是相同的――120度。圖2是幾款貼片LED的長、寬方向的光強分圖2.幾款貼片-LED布。為了便于比較，圖中的曲線做了適當?shù)奈灰?，將左?0％光強的點移到一起，這樣從更清楚，將示于圖3。圖2中畫的光束角比較5630寬度）i向（方芯片、5630寬度方向50%Iv右邊50％光強點就可以清楚圈的部分比較光束角的大小。為了看得進行放大圖3.對圖2的局部放大5630長度方向3014長度方向3014寬度方向2835寬度方向2835長度方向從圖2和圖3中可以看到，發(fā)光面最小的3014似乎有最大的光束角，而發(fā)光面最大的5630卻有著最小的光束角。而且還可以看到，這幾款貼片LED,長度方向的光束角并沒有比寬度方向有優(yōu)勢，甚至像5630（方芯片）、3014，寬度方向的光束角明顯大于長度方向的光束角。在小于60度的范圍內(nèi)，2835寬度方向的光束角也明顯大于長度方向的光束角。上面的測試結果，是不是讓人大跌眼鏡？在這個數(shù)據(jù)比較出來之前，人們都認為：長度方向的出光角度大。出光表面大，所以照得更寬。所以都認為用5630比3528、3014更能解決暗斑問題?，F(xiàn)在看來，上述看法都是想當然的。出光面大，不能代表光束角大。根據(jù)上述比較，可以看到，不能用5630簡單地替代3528、3014來解決管燈的暗斑問題。對于同樣的LED間距，5630比3528、3014等會有更嚴重的暗斑問題！為什么出光面大，光束角卻沒有增大，甚至減?。繛槭裁撮L度方向的光束角還小于寬度方向的光束角？這些問題的的分析有些復雜。白光LED膠體中的熒光粉顆粒、膠體表面的平整度、粗糙度殼體的側(cè)壁反光、芯片的尺寸等因素，都會有影響。事實已經(jīng)擺在眼前，不容否認，只能是用理論來分析、解釋。這對設計LED支架結構的人來說，應該是很重要的課題。但對應用LED的人來說，則可不必考慮。當然。有興趣的也圖4是3528和5630光斑狀況的比較。兩種LED之間的距離是相同的，改變則可不必考慮。當然。有興趣的也圖4是3528和5630光斑狀況的比較。兩種LED之間的距離是相同的，改變LED到光罩的距離，可以看到，當著光斑（兩束光之間的暗區(qū)）基本消失時，它們都有著同等的距離。并不會因為5630的出光面大而可以有更近的距離。這個實驗表明，在做可以自己去研5630:仍昭擴散罩距LED衣面16mm管燈時，同樣的燈具，不能因為5630的表面大而增大LED的距離來減少LED的數(shù)量。要沒有光斑，5630和3528的使用數(shù)量是相同的。這樣使用5630的成本就太高了。因此，要用5630來做管燈，燈具結構必須改變。這樣改進結構的產(chǎn)品已經(jīng)面市了，大家有機會看到就明白了。解決暗斑問題，可以采取如下措施：圖4減小LED的間距。這樣，對某些燈具來講，會增加LED的數(shù)量。適當增大LED到擴散罩的距離。適當?shù)木嚯x已可以解決光般問題，過大的距離則會帶來其它問題。更改燈具的結構，以滿足既增大LED的間距，又增大LED到擴散罩的距離。當然，對透明罩則不需考慮這些問題。

3.幾款貼片LED的比較結果根據(jù)上面的測試結果，可以對這幾款封裝的LED做個評價3014——除非對體積有要求，否則不宜考慮。3528——該封裝體的散熱還是不錯的。2835——與3528相比沒有什么優(yōu)勢。5630-1——這是失敗的封裝設計。5630-2——相對5630-1封裝，散熱能力強很多。從散熱的角度看，3528比較好。根據(jù)一些初步的測試，本人認為，3528封裝的工作電流可以拓展到40?60mA。傳統(tǒng)3528的高度較高，現(xiàn)在已有薄型的3528封裝，基本上可以淘汰3014產(chǎn)品一—除非設計的燈具非常小，允許的PCB尺寸非常小。5630封裝，若采用圖1中的5630-2型，最大工作電流應該在120mA為宜。用到150mA，需要很好的散熱裝置，否則，結溫很容易超過70°C。至于5630-1型封裝，最大工作電流應該在100mA以下為宜。2835從成本上看，不可與3528相比擬，所以，可以淘汰或改進。沒有對5630和小尺寸的封裝做比較，因為沒有實際意義，不可能用5630在30mA以下來用。4.對貼片封裝LED改進的建議3014和2835型封裝的散熱效果所以不如預期，在于它們熱沉設計的不合理。從理論上講，這樣的設計思路是對的。但是，為了追求小型化、超薄形，達到的結果確實是不好的。影響熱阻的因素不僅僅在于一個縱向的薄，還需要橫向的寬。這方面的問題我在“導熱系數(shù)和熱阻的實際應用”【1】一文中講過。我再這里重復一下來說明如何改進貼片封裝結構。圖5、圖6是兩款1W級封裝的LED，圖7、圖8分別是這兩款LED的截面示意圖。圖9是它們在實際使用時，熱流的傳導示意圖。請?zhí)貏e注意一下它們的銅底座尺寸。這些尺寸的設計對散熱非常重要。通過實際測試，這兩款LED相比，圖6的LED芯片溫度要遠低于圖5的LED。雖然從LED結封裝結構看，似乎圖5的LED的芯片到熱沉底部的熱阻小，但是當接散熱器時，鋁散熱器的導熱能力比銅小的多，熱量不容易橫向散開，除非是銅散熱器，這樣就和圖6的結構類似了，而這實際上就反過來證明了圖6的散熱要好了。圖8的結構，散熱銅底座較厚，但是橫向比較大，芯片的熱量可以很快橫向散開。2.8申6圖9，實際熱阻其實，實際熱阻其實相比起來，圖6的LED結構中與圖5結構相應點的熱流密度都要低，參看圖955.28.153.5.02.0還要小。這個例子說明，封裝體的熱沉不能僅僅依靠減薄來減小熱阻，它需要一定的寬度和厚度。寬度增大，而厚度很薄的話，橫向熱阻依然會大。實際上，像3014和2835，以及5630這樣的封裝，所以散熱不好，就是因為封裝熱沉接觸的PCB覆銅厚度很薄。除非將PCB的覆銅做到0.5?1mm厚。這是不可能的，成本上不允許。所以，從實際應用的角度看，要減小熱阻，只有將封裝體的熱沉做得適當?shù)拇蠛秃?。封裝廠不能只考慮自身的成本問題。像3014、2835及5630這樣的封裝，散熱宣傳封裝熱阻很小，但在實際應用中反倒會造成系統(tǒng)的熱阻增大。很多人只是從表面現(xiàn)象、孤立地來看問題，這很不好。由于LED封裝體熱沉設計的不合理，芯片熱量不容易導出到外部。只有通過加大散熱器，增加外部散熱能。適當降低散熱器外端的溫度，也可以適當增加傳熱量。但是，一方面，散熱器增加到一定程度，由于熱阻