大功率集成模塊化LED路燈,內容提要,LED路燈發(fā)展概述 大功率集成LED模組 大功率集成封裝LED高效散熱系統(tǒng) 二次光學的應用和反光罩的設計,二.LED路燈發(fā)展概述,LED路燈是半導體照明發(fā)展到一定階段的必然產物，它應全球節(jié)能、環(huán)保、低碳的概念以及政府的號召而誕生。 LED照明技術是我國與世界同步的技術領域之一，目前國內的LED照明技術都應用比較成熟，在小功率照明、背光、LED廣告牌、汽車照明等領域得到廣泛的應用。但是在國內甚至國外的大功率LED道路照明還是剛剛起步，目前大功率LED路燈均采用分立矩陣結構的技術，還存在比較多的缺陷，如散熱、光衰、炫光、光照均勻度（配光）等存在不足。欲解決上述問題又遇到成本高，結構和工藝復雜等問題。 未來幾年集成大功率LED模組燈具將是大功率LED路燈未來發(fā)展的方向，直接提高LED使用性能和壽命是近年來的研究熱點，但是都沒有大的突破，我司此次立項的研究課題是以解決數(shù)年尚未能解決的幾大難題。,三.大功率集成LED模組,集成LED模組封裝結構圖,三.大功率集成LED模組關鍵技術,大功率LED照明目前工藝都是用1-3W的發(fā)光晶體組合，通過串并聯(lián)的方式聯(lián)接。如外部連接成矩陣百瓦以上的功率有二百多個接點且各分立元件的壓降均流等電參數(shù)差異較大，造成電路的不平衡，引發(fā)故障的機率高 集成封裝的LED模組采用的發(fā)光晶體是在相鄰的芯片材料上切割，電參數(shù)一致性好。 把百個發(fā)光晶體集中排布在400mm2的面積上，用全自動焊接設備將晶片和金線或銀線按設計要求完成內部串并聯(lián)的電氣聯(lián)接（如上圖所示） ；,三.大功率集成LED模組關鍵技術,實際封裝時，選用面積大，光效高的芯片，倒裝工藝由導電型錫漿粘貼并嚴格控制錫漿的厚度，取得最佳的熱傳導性，使晶體的熱量傳到銅質鍍銀的基板上作熱冗。 為取得較高的發(fā)光效率，在倒裝晶體的表面涂一層折射率介于空氣和LED芯片之間的形成反射層的硅類透明樹脂，使發(fā)光線能有效照射出來。色溫的控制通過高質量的熒光粉及配方和涂敷工藝實現(xiàn)正白光、暖白光、琥珀光等的色溫差別。這是集成封裝LED芯片著重解決光效、散熱、色溫等要求。,四.大功率集成封裝LED高效散熱系統(tǒng),四. 高效散熱系統(tǒng)關鍵技術,目前國內LED照明燈具生產企業(yè)解決大功率LED照明的散熱方式一般有： 自然對流散熱 使用銅板把熱源均溫掉；再加裝散熱片（鋁型材）來散熱，這樣的散熱面積很有限，重量也重（100W約10-15公斤）。而且這種散熱方式一般只適合矩陣式LED燈具，因為矩陣的LED光源分布廣，發(fā)熱比較分散。 加裝風扇強制散熱 加裝風扇強制散熱方式系統(tǒng)復雜、可靠性低，一般使用在室內大功率照明，一般戶外照明都不采用該散熱方式。 熱管和回路熱管散熱等 熱管和回路熱管散熱方式成本高，不利于全面的推廣。,四. 高效散熱系統(tǒng)關鍵技術,根據(jù)熱交換的原理采用一種叫水基無機化合物的介質，導入熱管形成管狀導熱器，我們叫無壓真空超導換熱器。 熱載體的設計，熱載體的要求是重量要輕，散熱面積要大，成本又不能太高，符合這種材質暫時只有鋁材料，做成0.3-0.5厚的鋁片有序的緊穿到導換熱器上，片數(shù)的多少決定與空氣的接觸面積，面積越大散熱就越快，100W的散熱面積可達1.84平方米，如果外殼設計成緊貼換熱器的話，其散熱面積可達2平方米，這表明散熱面達到2平方米與空氣進行熱交換，這是其他散熱器沒辦法比擬的。,四. 高效散熱系統(tǒng)關鍵技術,散熱機理 集成LED模組的點熱源通過無壓真空超導換熱器將熱量迅速（40cm/s）傳導到熱載體（翅片）上，然后大面積的翅片將熱量散發(fā)到空氣中，這樣有效防止導熱速度和散熱不夠產生的熱積聚使芯片溫度急劇上升而損壞光源。 根據(jù)熱空氣循環(huán)原理在“對流腔頂蓋”中形成冷空氣從側面氣孔進入，熱空氣從頂端氣孔排除的自動循環(huán)效果，從而有效帶走翅片上的熱量。,四. 高效散熱系統(tǒng)關鍵技術實驗樣品圖,五.二次光學的應用和反光罩的設計,實驗樣品圖,反光罩,五.二次光學的應用和反光罩的設計,LED照明發(fā)光晶體發(fā)出的光線，如何照射到應照的部位控制截光性能，影響到光線的利用率和光污染兩個方面的作用 目前大功率矩陣LED路燈通常采用單體獨立二次配光或透鏡配光，無論何種配光方式都不能完全解決矩陣路燈光照均勻度差、存在光斑和光利用率低的問題。 為解決上述問題，有些生產企業(yè)已經引入三次和四次配光技術，該技術不但工藝復雜，成本高，而且還有可能影響光亮度。 矩陣LED路燈極難控制好截光性，基本不能將光線控制在一個單位面積內。,五.二次光學的應用和反光罩的設計,實際試驗和使用中，僅光罩的使用和好的設計可以有效提高光效20%以上。 大功率LED集成集成封裝的照明芯片，發(fā)光角度達160，燈具在設定燈桿的高度下，適當?shù)姆垂庹纸嵌群托螤钚纬捎行Ы毓庑裕馨压饩€控制在應照射的范圍，如馬路縱向120橫向30形狀采用直邊矩形漸開線，發(fā)射面采用電鍍鏡面。 試驗中可以測試到直射以外的光線任反光罩折射投向遠燈具位置，提高照度光效和均勻度?？堪l(fā)光晶體的燈罩面上設置分光板把最強的折射光投向馬路縱向位置，避免發(fā)光罩上出現(xiàn)多個反光晶體的亮面。又能增強遠燈位的照度。 集成封裝大功率LED照明發(fā)光罩的合適應用是提高光效改善照度均勻度的重要方式，請參考上面示意圖。,五.二次光學的應用和反光罩的設計,透鏡光斑和配光曲線,五.二次光學的應用和反光罩的設計,集成封裝LED反光罩光斑和配光曲線,五.二次光學的應用和反光罩的設計 透鏡配光和模塊化LED反光罩配光道路照明對比,道路兩側對稱排列路燈,透鏡,反光罩,五.二次光學的應用和反光罩的設計 透鏡配光和模塊化LED反光罩配光道路照明對比,道路單邊排列路燈,透鏡,反光罩,六、技術參數(shù),輸入電壓：AC 85265V 4763HZ ； 功率因數(shù)（PF）： 0.95； 電源效率： 88%； 工作電壓：DC 33-35V； LED功耗：100W； LED光效：85Lm/W； 初始光通量 ：8500Lm； 照度（E）：40 lux （8米桿）； 相關色溫（CCT）