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《光源PCB的基本知识以及应用》

“产品知识月”活动

---《光源/PCB 的基本知识以及应用》

工程部--莫开发

2015-11-12

Green Inova

《光源PCB的基本知识以及应用》

深圳伊诺瓦光电科技有限公司

目录

LED光源的基本概念

LED光源的基本架构与封装

LED光源的发光原理

LED光源的特点以及优势

白光LED的形成于发光原理

GI所用到的光源型号以及对应产品LED光源的基本参数和性能

LED应用和使用规则和注意事项PCB的基本概念与分类

GI主要用到的PCB类型以及对应产品总结

LED光源的基本概念

LED(Lighting Emitting Diode)即发光二极管,是一种半导体固体发光器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料,在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射,直接发出红、橙、黄、绿、青、蓝、紫、白色的光。LED照明产品就是利用LED作为光源制造出来的照明器具。LED光源的基本架构与封装

LED的封装一项技术难度非常高,工

艺要求非常精密,工序十分繁琐的一

个过程,整个过程需要采用非常精密

的机器设备来完成。

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LED光源的发光原理

两种不同的载流子:空穴和电子在不同的电极电压作用下从电极流向p、n架构。当空穴和电子相遇而产生复合撞击,电子会跌落到较低的能阶,同时以光子的模式释放出能量。(如图所示)

类似于我们生活当中2颗石头强力摩擦就会生产火花,火花就光的另一种表现形式。

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而在复合撞击的过程中,只有40%左右的

能量转换为光能,其余60%的能量转变为热量

(也就是说正真起作用的只有40%左右,60%

左右被浪费掉了)这就是为什么我们的LED灯

珠会产生很高热量的原因,所以我们的LED必

须要加比较大的散热器才能满足散热要求。

由上述所知,LED的还有很大的发展空间

随着技术的成熟和工艺的优化,将来LED光电

转化效率会越来越高,需要的散热器也越来越

小。随之成本就会降低。

LED光源的特点以及优势

特点&优势

体积小:一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面,体积小,重量轻。

节能高效:消耗能量较同光效的白炽灯减少 80% 。

超长寿命: 10万小时,光衰为初始的50%。

响应时间:其白炽灯的响应时间为毫秒级, led灯的响应时间为纳秒级。颜色多样:可以发出成千上万种色彩,比如:LED显示屏。

绿色环保:无有害金属汞。

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白光LED的形成以及发光原理

一般所说的白光是指白天所看到的太阳光,学理上分析后发现其蕴含自400~700nm范围的连续光谱,以目视的颜色而言,可分解成红、橙、黄、绿青、蓝、紫等七色。一般LED只能发出单色光,为了让它发白光,工艺上必须混合两种以上互补色的光而成,如下图。

目前,常用来形成白光LED的组合方式有三种:

1)蓝光LED与黄色荧光粉之组合

2)红/绿/蓝三色LED之组合

3)UV LED与多色荧光粉之组合

色温的不同就取决于荧光粉的不同,而荧光粉的配比也是个大LED芯片厂商的机密技术,所以为什么会有色差的出现?

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我司所用到的光源型号以及对应产品

目前我们GI产品主要用到光源主要有:SMD2835(0.2W),3030(1W),XBD (3W),XTE(5W),XML(10W),COB系列。

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2835

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3030

XBD

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对应产品

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XML

COB

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系列

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XTE 对应产品

《光源PCB的基本知识以及应用》

对应产品更多...

更多...

更多...对应产品

LED光源的基本参数和性能

1、发光效率:目前产业化产品已从 15lm/w提高到140lm/w,研究水平达到

200lm/w以上。

2、色温:在 2500K-10000K之间,最好是3000K-6000K之间。

3、显色指数: Ra 最好是100(太阳),LED目前在70—90之间。

4、寿命: 5万小时至10万小时。

5、稳定性波长和光通量均要求保持稳定,但其稳定性程度依照明场合的需求而

定。

6、Tc焊盘温度:一般控制在90度以内。

7、其他参数:根基实际应用选择。

LED极限参数的意义

1、额定功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最

大值。超过此值,LED发热、损坏。

2、最大正向直流电流IFm:允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损

坏二极管。

3、最大反向电压VRm:所允许加的最大反向电压。超过此值,发光二极

管可能被击穿损坏。

4、工作环境topm:发光二极管可正常工作的环境温度范围。低于或高于此

温度范围,发光二极管将不能正常工作,效率大大降低。

5、Tc和Tj温度阀值:LED结温一旦超过标称值(一般都是125度),LED

光衰将急剧下降,甚至失效。

LED应用和使用规则和注意事项

1、物料确认:投料的 LED BIN 等级是否吻合,如 VF、CIE BIN、亮度等是否属

同一等级,同一等级的应在一起使用。若不是同一等级的 LED 应用在同一物件上,应先评估其适用性,(若不同 VF 或CIE BIN 投在一起可能会发生亮度上或颜色上的差异)。

2、包装储存:开包装前避免湿气进入 LED 内部,储存环境为温度 5-30℃,湿度

不超过 50%。若存储时间超过3 个月,LED需要重新除潮(70℃/24 小时以上)。开包装后尽量在12小时内完成作业,余料请密封或放置在 5~40℃、湿度不超过30%的环境中。

3、LED光源驱动电流一般使用为额定的60%-70%,合理设计散热,保证Tc温度在LM-80的要求之内。

4、静电防护:LED 是静电敏感电子元器件,应采取各种措施避免静电,诸如在使用过程中戴静电手环或防静电手套。所有的装置、设备仪器应适当的接地。

5、焊接:严格按照厂商提供的回流焊温度曲线进行焊接作业,尤其注意每个区域的温度和时间。

6、清洗:使用工业酒精进行区域性清洗,清洗不要大力触碰LED透镜冒和封胶。

7、拿取:在拿取灯珠时一定要轻拿轻放,手或者镊子不能直接拿取LED的透镜冒和封胶面,避免因为大力或挤压损坏LED。

PCB的基本概念与分类

印制电路板的概念和功能

1、印制电路板的英文: Printed Cricuit Board

2、印制电路板的英文简写 :PCB

3、印制电路板的主要功能:支撑电路元件和互连电路元件,即支撑和互连

两大作用

按照层数分类:单面板、双面板,4层板、6层板,多层板。

按照材质分类:PCB的主材是覆铜板,覆铜板根据使用基材不同又分为酚醛纸基覆铜板(FR1/FR2)、玻纤布覆铜板(FR4)、复合基覆铜板

(CEM-1、CEM-3)、铝基覆铜板等,另外还有挠性覆铜板等其他一些覆铜板类型。

各种覆铜板的差别主要根据使用的环境不同,无所谓好或坏:FR1/FR2主要用于遥控器等一些对板材性能要求较低的产品,FR4一般用于电脑等一类中高端电子数码产品,例如LED电源产品。CEM1和CEM3则介于两者之间。选材时候主要根据使用的环境、条件来挑选,另外板材的供应商是有好坏之分的,价格差异也比较明显,FR1/FR2比较便宜,

CEM1、CEM3、挠性覆铜板价格适中、FR4价格比较高。铝基板和铜基板价格就更高。

我司主要用到的PCB类型以及对应产品

结合我司产品,目前用到的板材主要有FR-4玻纤板、铝基板和铜基板。如图:

FR-4玻纤板铝基板

《光源PCB的基本知识以及应用》

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1.FR-4玻纤板:主要用在电源产品上,如:G23电源、G24电源、T8电源、兼容G24等电源板,一般没有导热系数之说(约0.5W/(m·K)左右),主要是考虑防火等级达

到UL的94V-0等级。

附注:导热系数的概念:1m厚的材料,两侧表面的温差为1度(K,℃),在1秒钟

内(1S),通过1平方米面积传递的热量,单位为瓦/米·度(W/(m·K)

2.铝基板:我司几乎所有的灯板都是铝基板,少数是玻纤板。如:替换件、HB、FLHB、新款G24等都是铝基板。主要是因为考虑散热,所以会根据不同的功率选择

合适的导热系数,目前200W以内基本都是2.0W/(m·K),其余功率部分是3.0W/(m·K),导热系数约高,散热性能越好。

总结

LED光源和PCB,都各自属于独立的领域。无论是那个领域,不仅需要具备“高、精、尖”的技术能力,同时也要具备完善的工艺流程以及各种行业的标准才能做出好的产品。

我们公司的产品都是出口北美市场,所以不管是LED光源还是PCB,我们所用的材料都是很优良的,也是经得起市场检验的。

LED照明作为第四代照明,以“节能环保、安全可靠、经久耐用”的绝对优势备受欢迎,随着各项技术的发展,工艺的完善和价格的下降,LED照明已经“飞入寻常百姓家”。所以我们应该以自己从事LED行业而感到骄傲。

讲解完毕,谢谢大家!

《光源PCB的基本知识以及应用》

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