刘金奇
大连地铁运营有限公司
摘要：大功率LED技术是目前替代光源的重要形式。本文针对传统LED散热差、易老化、光源不均匀等弱点进行改进和创新，形成新型大功率LED照明光源并取得良好效果。
关键词：LED光源；复合封装；多晶一体；热电分离；光谱配色
引言
随着科技的发展，LED照明已成为人类照明的新光源。具有安全性高、可靠性强、功耗低、使用寿命长、效率高等优点。在城市建设中，如广场、庭院、护栏、水下照明场所的LED照明设备产生了高光效，起到了良好的照明效果，同时，大功率LED照明工具的模块化设计不仅减少了综合成本，也扩大了生产规模，使大功率LED照明工具广泛应用于商业、工业、道路交通等各个领域。 随着LED技术的日益成熟，LED照明灯具的使用也有更广阔的前景，有利于建设节能型社会。
1多晶一体化大功率LED光源技术原理
高亮度二极管的缩写为LED。具有功耗低、使用寿命长、响应速度快、基本无频闪、无污染、易于集成等优点。是一种替代传统照明技术的新型光源。在节能减排的要求下，LED的发展成为光源研究的重点，我国大功率LED发明技术在这一发展趋势的推动下取得了长足的进步。在发展过程中，芯片技术已经基本成熟，LED芯片可以全面支持照明。本文从大功率LED高光提取封装技术、光环境加工技术、比色模拟方法、多基色白光合成技术和基于MCOB的多路集成封装结构等创新点入手，解决了，从而克服大功率LED光源带来的高热、低效率、低亮度等，大功率高亮度LED光源研发中的一些关键问题，使之成为可用于更广泛的领域。
2大功率LED照明光源的技术的技术要点分析
2.1高取光率封装
封装技术是LED生产的首要环节。其主要研发的目标是尽量减少包装材料的光能消耗，从而提高光源的发光效率。研究中采用了纳米改性的白色封装材料，不仅可以与芯片集成，还可以提高照明效率。传统的LED封装大多是半导体、环氧树脂、硅胶等材料。它们的折射率明显不同，全反射的内临界角很小。由于包装材料中的多次反射，大部分光被消耗了近 30%。环氧树脂虽然是一种良好的绝缘材料，具有密封性和介电性能，但它也具有吸湿性、易老化、耐热性等特点，在高温和短波的影响下会发生变色，不利于LED的使用寿命.
在研究中，为了改善这种包装材料的不足，本研究项目对原材料进行了改进。在研究中，采用无机氧化物纳米溶胶技术对纳米溶胶颗粒进行表面改性和工艺改进。采用高折射率有机硅预聚体制备技术将两者结合，将有机硅预聚体与无机氧化物溶胶结合，再利用纳米柔性硅胶与硬质硅胶组合制备技术，得到纳米改性白光LED封装材料被开发。这种材料的透光率在1mm处达到96%以上。经150℃3000h测试，透光率衰减小于5%，固化折射率大于1.54，封装LED运行3000h后光衰为零，满足大功率封装材料要求引领。
2.2 散热效果的保证与提高
在LED封装过程中，优化了封装结构，即多晶集成封装结构。主要技术突破是减少焊丝层环节，简化热通道，提高散热效果；电路与金属基板之间采用分离设计，实现散热与电流路径的分离，解决散热问题。
总的来说，散热是LED的关键难点。散热效果直接影响电源设备的稳定性。对于目前的大功率LED光源，只有少部分电能转化为光能，而大部分电能转化为热能。这样，芯片内部温度会随着功率和使用时间的增加而升高，从而加快器件的老化速度，严重的会导致芯片烧坏，改变LED波长，进而对器件产生负面影响。白光色温。如果波长偏移过大，就会偏离荧光粉的吸收峰，从而降低荧光粉的量子效应，影响光效。温度也会影响荧光粉的辐射特性，温度升高，量子效率降低，光输出自然降低，辐射波长也会发生变化，导致大功率色温发生变化。
鉴于此，本文对MCOB封装技术进行了研究。随着电流密度的增加，MCOB在结温控制及后续光衰减整车市场具有更高的优势，这是普通封装技术无法比拟的。它还应提高热性能和热交换面积。支撑底座可以改善光学引擎系统的内外热环境。可以看出，将MCOB基板直接封装技术引入大功率照明技术可以取得不错的效果，不仅可以降低热量积聚的程度，还可以通过多种串联方式降低芯片电流密度和发热量芯片连接。通过全新设计和大面积金属基板的接入，并采用热应力缓冲设计，芯片通过水晶胶直接与金属基板绑定，不仅减少了附加层，简化了散热工艺，而且还提供特殊的LED散热结构，开创大功率LED散热新思路。
2.3 光学杯镜面处理技术
本文提出了一种光学杯镜面处理的技术措施。采用一次光学设计，解决光边区域亮度不均，避免二次光学造成的光学损失，提高发光强度，提高亮度均匀性。因为传统的封装技术是将多个LED以矩阵形式排列在背光腔底部，形成一个光源。此时，LED矩阵光源发出的白光会产生两种亮度分布不均到出风口。一是亮度呈现网状，二是光源亮度中间高，外围低。本文提出的光杯镜技术是对光杯底部进行镜面反射，将扩散膜发出的光反射回光杯底部返回光口，提高光的均匀性。同时提高LED出光口边缘区域亮度，改善亮度不均。
2.4 基色配比技术
传统的白光LED采用蓝光LED+YAG粉的二基色工艺，其显色指数通常在60-80之间。 特别是当色温低于5500k时，显色指数会降低，通常在70以下。为了改善这一技术缺陷，本文研究了高显色指数LED的比色模拟方法，并制定了比例方案 多基色荧光粉，主要是在激发波长与蓝色互补的555nm黄色荧光粉中加入一定比例的绿色和红色荧光粉，以扩大获得白色光谱，使光谱覆盖整个可见光区并显示 白色的。 此外，提高了荧光粉浓度和喷涂厚度，大大提高了大功率LED的色温性能，使其更加均匀。
3 结束语
大功率LED光源的发展进入了一个新的阶段。 在芯片技术日益成熟的今天，大功率LED的开发技术已经转移到封装材料、散热技术、矩阵排列、荧光粉配置等方面，通过前面的分析和介绍，关键技术 通过结合多种创新技术，解决了多晶集成大功率LED的问题，结合这些技术，开发了一种新型的大功率LED光源。该光源从封装材料和散热技术到合理的矩阵布局和荧光粉配置都有不同程度的创新，取得了良好的应用效果。
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