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LED面板燈部件及技術詳解

LED面板燈部件及技術詳解

隨著LED燈具行業的發展,作為LED背光衍生而出的LED面板燈,其光線均勻,無眩光,結構精致,得到了很多人的喜愛,是現代時尚室內照明的新潮流。
  一、LED面板燈的主要部件
  1.面板燈鋁框:是LED散熱的主要通道,外觀簡單大方,采用模具沖壓開模費用低,加工費用也低;壓鑄的鋁框架IP等級可以高一點,表面質感好,整體美觀,但是前期投入模具費用較高。
  2.LED光源:通常LED燈珠使用2835,也有人使用3014和5050。3014和5050成本低,光效略差些,關鍵是其導光網點設計困難。3528光效高網點通用性好。
  3.LED導光板:
  將側面LED光通過網點折射使光線從正面均勻導出,導光板是LED面板燈質量控制的關鍵點。網點設計不好,看到的整體光效就差,一般會出現中間亮兩邊暗,或者出現進光處有亮光帶,或者可見局部暗區,再或出現不同角度亮度不一致。要提高導光板的光效主要靠網點的設計,其次是板材的質量,合格板材之間的透光率通常相差無幾。一般的小LED燈工廠都是直接買公用的導光板使用,就不需要重新打樣設計,較多廠家使用的公版通常質量合格。
  4.LED擴散板:
  將導光板的光均勻的導出,還能起到模糊網點作用。擴散板一般使用亞克力2.0的板材或PC料,差點的就是PS材料,亞克力的成本較低且透光率比PC稍高,亞克力脆抗老化性能弱,PC的價格稍為昂貴,但抗老化性能強。擴散板在裝上以后不能看到網點,且透光率要在90%左右。亞克力透光率在92%,PC為88%,PS大概也就80%,大家可以根據需求進行擴散板材料的選擇,目前多數廠商都是采用亞克力的材料。
  5.反光紙:
  將導光板背面余光反射出去以提高光效,一般為RW250。
  6.后蓋板:
  主要作用就是密封LED面板燈,一般用1060鋁,還可起到一定的輔助散熱?! ?strong>7.驅動電源:
  目前有2種LED驅動電源,一是使用恒流電源,此模式效率高,PF值高達0.95,性價比高;二是使用恒壓帶恒流電源,性能穩定,但是效率低,成本高,一般使用這種電源主要是出口,對方要求有認證的要求,須使用有安規的電源。其實家庭使用恒流電源是很安全的,因為用戶都難以接觸到電源,而燈體本身使用的是安全的低壓電。
  8.安裝掛件:
  懸吊鋼絲、安裝支架等用于安裝固定的配件。從質量控制的角度來說,為提高光效把追加的錢花在LED光源與LED導光板是最有效的,從市場銷售的角度來說,把追加的錢花在鋁框蓋板掛件等方面可以提升產品檔次。
  二、LED面板燈的三大關健技術
  光性能(配光):LED面板燈的光學性能主要涉及到光度、光譜和色度等方面的性能要求。根據最新行業標準“半導體發光二極管測試方法”,主要有發光峰值波長、光譜輻射帶寬、軸向發光強度角、光通量、輻射通量、發光效率、色品坐標、相關色溫、色純度和主波長、顯色指數等參數。LED面板燈常用的白光LED,色溫、顯色指數和照度就尤為重要,它是照明氣氛和效果的重要指標,而色純度和主波長一般沒有要求。
  LED行業內的主流做法是在封裝LED芯片形成光源或光源模組以后,在做成燈具的時候再進行配光,這樣采用的是原有傳統光源的做法,因為傳統光源是360°發光。如果要把光導到應用端,目前飛利浦的傳統燈具做到最好的一款,光損失也達到40%。而我們國內眾多的LED下游廠家應用的燈具光學參數其實都是芯片或者光源的光學參數,而不是整體燈具的的光學指標參數。
  如何更好的提高光的性能,全球最新技術是在芯片封裝上就做配光,一次把芯片的光導出來,維持最大的光輸出,這樣光損率只有5%-10%。隨著技術的不斷改進,光損率將會越來越低,光源的光效會越來越高。同樣配有這樣的光源燈具無需再做配光,相對的燈具效率將會大大提高,使之更為廣泛地使用到功能性照明之中,形成相當規模的市場渠道。因此一個好的LED供應商,是我們當務之急,我們沒必要花高代價去研究我們的LED如何去配光為好,也不需要花很多時間和經歷讓工程師去用軟件仿真,最簡單的方法就是讓LED白光供應商來配合。要知道,我們的工程師如用軟件去仿真,那么必需的動作就是輸入和輸出。輸入即前期的數據導入,輸出則仿真的結果,那么要求前期的數據必須準確無誤后端的仿真才能正確。
  熱性能(結構):照明用的LED發光效率和功率的提供是LED產業的關鍵之一,在此同時,LED的PN結溫度及殼體散熱問題顯得尤為重要。PN結溫與燈體溫度差異越大,那么熱阻越大,隨之光能被轉換成熱能白白消耗掉,嚴重時LED損壞。一個好的結構工程師,不僅要考慮燈具的結構與LED的熱阻,還要考慮燈具的外形是否合理、時尚、新穎,當然還有可靠性和可維護性以及實用性,既要站在設計者的角度去思考,又要站在用戶的角度去考量產品。
  當今常見的技術就是利用鋁基板來封裝,鋁基板封裝的芯片散熱和光轉換效率都存在技術核心瓶頸,不能有效地控制結溫和穩定地維持高功率的光輸出,并且應用會因為芯片光效越高,所需的鋁基板面積就越大,會加大成本和應用體積,極為不便。所以如何走出此誤區另辟新路是新的技術核心特點。在保持低成本和被動散熱方式的前提下,利用高導熱介質,通過嶄新的器件/燈具整體結構,降低熱阻,降低PN結結溫,使PN結工作在允許工作溫度內,保持最大量光子輸出,其起碼的要求如下:
  (1)超低熱阻材料,快速散熱整體結構技術;
  (2)高導熱、抗UV封裝技術;
  (3)應用低環境應力結構技術;
  (4)整體熱阻<20K/W,結溫<80度;
  (5)LED光源照明模組工作溫度控制在65℃以下。
  電性能(電子)如果把一個照明燈具比喻成一個少女,那么配光是她的內涵、結構則是她的容貌、電子就是她的心臟。人沒有心臟則沒有生命,燈具沒有電子則不成電源,一個好的驅動電源也能決定一個產品的壽命。電子方面的標準和參數往往要比結構復雜得多,前期的研發精力投入也比較大。目前的技術走向和更新是日新月異,一天一個樣,工程師們得花很大的精力去學習、吸收、分解、應用新技術。電子設計的前期計劃,中期實施,后期的成型整個過程需形成文件、形成數據這也是設計中最繁瑣的事情。比如:一個電源設計時的一個前期方案,產品簡介、標準規范依據、安全規格依據、電性能期望值、工藝要求、原材料評估、測試方法等等都要形成系統文件。
    三、LED驅動電源作用強大
  LED電源作為LED燈的核心部件,猶如LED的心臟,LED驅動電源的好壞直接決定了LED燈具的好壞。
  首先,在結構設計上,室外LED驅動電源必須有嚴格的防水功能,否則,無法承受外界惡劣的使用環境。
  其次,LED驅動電源的防雷功能也至關重要。外界工作時難免遇到雷雨天氣,如果驅動電源無防雷功能,將直接影響LED燈具壽命,增加燈具維護成本。
  最后,在原材料的選用上,其可靠性必須滿足其壽命需求,功能特性需足夠的好。
  目前LED芯片理論壽命大約是10萬小時,而業界元器件壽件如要與之匹配,關鍵元器件的選擇必須經過完善的DMT、DVT的驗證管理,以保證長壽命及產品可靠性要求,否則電源壽命不夠,燈具壽命也就無法實現。
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