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LED光源系统实际应用问题的探讨

  • 发布日期:2010-11-05 浏览次数1117
现在,立体发光字led光源市场方兴未艾,供应商也如雨后春笋。对此,作为一家自九七年就将超高亮led应用于广告业的专业实体企业,我们应当把多年摸索出的经验及对led的肤浅认知,尽量告知客户,以期共同分享。
  一、关于电路设计
  目前市场上的产品,美国GE的线状并联设计最合理。但前提是必须特大量订制LED,才能生产出有一定量的同批次产品。因为LED的离散性特强,压降、波长、光色、亮度差别很大,只有上述几个指标一致的LED才能并联在一起使用。如勉强将压降、波长、光色、亮度不同的LED并联在一起使用,压降低的电流很大,压降高的电流很小,造成光色、亮度不均,电流大的寿命缩短。
  我们公司根据汉字及LED离散性大的特点,自行开发模块式结构,并且独创单极环形防静电混联电路,既防静电,又解决了压降不一致的问题。连线时还无需区别模块的正反。
  二、关于白光LED
  到目前为止,世界上还没生产出“真正”的白光LED。一般用三种方法取得:
  1. 用红、蓝、绿(R、B、G)三色晶片混合发光(美国为代表)。
  2. 用460nm蓝光晶片涂YAG(钇铝榴石)荧光粉,得到黄光。混合原来的蓝光合成白光(日本为代表,日亚公司专利)。因而此种白光不能用于红色面板,其他色面板均可。
  3. 用紫外光LED涂红、蓝、绿三基色荧光粉得白光。
  市场上绝大多数产品采用第二种工艺。因为配制、点涂YAG荧光粉是纯手工操作,生产出来的白光颜色差别很大,必须要进行分光分色。否则,用它做出来的发光字面板是“花”的。同一批次的LED必须在同一色区。我们晶格公司要求x、y轴色相坐标值不能超过0.1。
  在追求白光LED的亮度上,一是人为强行违反原则增加工作电流。增加电流的危害毋庸讳言,应该是绝对禁止的。二是采用ITO晶片,ITO是一种氧化铟透明导电膜,起发光反射效果,用它制成的LED的特点是开始亮度很高,但300小时光衰≥20%,1000小时以后的光衰能达到40%;它主要用来生产手电筒和玩具。请客户朋友选择时一定要注意!
  三、关于LED的工作电流
  据我们所知,除功率型LED及美国HP红、黄LED外,几乎所有超高亮LED的极限工作电流都是30mA,按电子行业的“规矩”,实际生产应用时只能用到极限值的60%,才能保证正常的性能和寿命。也就是说,超高亮LED的正常工作电流最好为18 mA。但由于绝大多数LED的光电参数是在20 mA下测试的,因此,很多企业在设计产品时,都把LED工作电流设计到20 mA,这已经稍稍“违规”了。事实上,我们平常使用的彩屏手机、PDA、数码相机等很多运用白光LED作背光照明的产品,都将LED电流设定在15—18 mA,因而才很少有损坏的。如将LED工作电流提到80 mA甚至120 mA以上,LED也不会马上就烧坏,只是亮度会迅速衰减。如同将40W白炽灯当100W使用。特别是采用φ5草帽型LED,因其散热效果较差,更应控制电流。
   国内很多客户朋友都知道,晶格公司的产品以亮度高、稳定性好著称,为争抢客户,很多竞争对手将电流调至25 mA以上,然后对外宣称比晶格的还亮。这无异于杀鸡取卵。随着选用的LED亮度的增加,我们公司正考虑将蓝光LED的工作电流也和白光、绿光LED一样调至15—18 mA,以保证其长效性。(我们白光、绿光LED的电流已调至15—18 mA,)至于我们的红、黄LED,因选用的是美国HP的LED,其极限工作电流为70 mA,我们将工作电流设定为40—45mA,已留有足够的余量。很多仿制者使用台湾、大陆产晶片也将电流调这么高,其实最好的台湾晶片也不应超过30 mA(只对红、黄而言),请客户甄别!
  四、关于预防静电
  LED的首要“敌人”是静电。在生产、安装过程中,须严格预防静电。特别是人体产生的静电更要注意预防。在标准化的工厂,采取必要的措施,能尽量做好防护。但客户应用安装时,就缺乏相应的工具和条件。晶格产品采用抗静电的PVC插槽封装,只要不是人为将PCB板推出,人体很难接触到LED。这也是晶格公司的模块稳定性高的一个重要原因。现在,很多厂家采用极易产生静电的普通ABS注塑件做底托,而且又让PCB板裸露。我们提醒客户在使用时一定要注意做好防护工作,以免造成LED大量失效。
  LED的失效规律符合“浴盆曲线”,造成早期失效概率大的一个重要因素就是静电。而静电对LED的损伤又不是立竿见影,而是先使LED漏电,慢慢熄灭甚至失效。也不是所有的LED 一接触静电就会失效,它只是使LED的失效概率大大增加。
  五、关于防水
  南方雨水较多,未经防水处理的LED模块直接浸泡在水中通电后,金属部分会很快因电化学腐蚀而被腐蚀掉。因此,很多厂家都在生产“防水型”LED。其实所谓防水,就是将LED模块用环氧树脂密封起来。水是防住了,LED晶片的热却散不出去。LED除前面提到的怕静电以外,还非常怕热。超高亮的LED大都采用食人鱼形封装,目的就是为了散热。在实际应用时,稍加处理,就能解决制作正发光、背发光时的防水问题。
  六、关于LED的寿命
  我们经常听说LED寿命达10万小时。其实,这只是在实验室恒温、恒湿、恒流条件下的半衰期(光衰减一半的时间)。也不是所有的LED寿命都很长,更不可能不会损坏。LED成品要经过MOCVD(金属有机化学汽相沉积工艺)生长外延片,再经过减薄、分割、固晶、焊线、封装长烤、检测、分光分色等一系列工艺流程。在生产成模块时,还要经接插、焊接等过程,加上工程安装,每一个环节都对LED模块的寿命有至关重要的影响。因此,要得到较稳定的LED模块,首先要选好LED的晶片及封装商。其次,在生产模块过程中,也要严格规避LED的弱点。最后,还要合理的安装指导。
  最简单的led封装厂投资不过一、二十万,而一个完整的led封装厂,至少需千万资金。在广东、深圳等到处都是LED封装厂,但有实力的大厂却寥寥无几。大多以玩具级产品为主,对质量寿命要求不严。
  七、关于led电源
  LED对电源的要求非常高,朋友们可参看晶格公司彩页。最简单的电源是阻容降压电路,它是利用无极电容(CBB, CL)的充放电电流给LED供电。优点是体积小,成本低(几块钱),缺点是与220V不隔离,危险;浪涌电流很大,容易击穿LED;电流随市电电压波动较大;寿命短,可靠性差。其次是铁芯变压器,降压整流成直流。笨重、不稳压,但可靠性好。还有就是现在大量使用的开关电源,效率高,价格适中,但质量容易掺假,有时会烧毁LED。最适合LED的电源是高频脉冲电源,利用占空比,能很好地发挥LED的亮度,又能延缓LED寿命。
  由于超高亮LED是上世纪九十年代才发明的高科技产品,成熟的理论还没完全建立起来,大多是基于实践经验在研究开发,需要我们共同努力探索,相互交流。我们也只是涉足早一些,俗话说:久病成良医。过去很多的经验教训铸就了晶格品牌。我们愿向所有相关人士学习,一起推动立体发光字的发展。
 

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