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LED路燈光衰產生的原因是什么?又有什么解決方法呢?

發布時間: 來源:中光高科(北京)節能投資管理股份有限公司

LED產品的光衰就是光在傳輸中的訊號減弱,而現階段全球LED大廠們做出的LED產品光衰程度都不同,大功率LED同樣存在光衰,這和溫度有直接的關係,主要是由芯片、....
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LED產品的光衰就是光在傳輸中的訊號減弱,而現階段全球LED大廠們做出的LED產品光衰程度都不同,大功率LED同樣存在光衰,這和溫度有直接的關係,主要是由芯片、螢光粉和封裝技術決定的。目前,市場上的白光LED其光衰可能是向民用照明進軍的首要問題之一。針對LED的光衰主要有以下幾大因素: 
一、使用條件問題:
(1)LED為恒流驅動,有部分LED采用電壓驅動原因使LED衰減過來。
(2)驅動電流大于額定驅動條件。
二、LED產品本身品質問題:
(1)采用的LED芯片體質不好,亮度衰減較快。不同類型的芯片及其襯底的導熱性能相差較大,這也導致了芯片工作時的熱積累狀況及散熱狀況的差異。芯片封裝底座材料的導熱性,也會影響到芯片本身的散熱性能及工作狀況。
(2)生產工藝存在缺陷,LED芯片散熱不能良好的從PIN腳導出,導致LED芯片溫度過高使芯片衰減加劇。
三、LED路燈發光熱能屬于小范圍的集中熱能,在高功率路燈的應用時,電力輸入功率也大,LED的接口溫度相當的高,在路燈長時間持續工作下,散熱模塊如不能有效散熱,從而導致影響LED使用壽命及發光表現,像目前的LED路燈嚴重光衰就是這些因素所造成的。
四、LED路燈是在戶外使用,有環境氣候的干擾因素,所以多半的廠商是將LED路燈散熱器外殼以陽極處理保護,或是加噴烤漆,以避免酸堿物質的侵蝕。陽極處理的壽命不長,時日稍久還是會氧化變色,如果要拆下重工,不但耗時耗工也會增加維護成本;烤漆保護成本較低,保護的功效也好,但是一般烤漆沒有散熱功能,漆體本身會形成阻隔作用,等于是加大LED路燈散熱器的熱阻抗,不但沒有幫助,反而因為把熱能封鎖在散熱器內,讓LED發光功率降低,最后就導致嚴重光衰。
五、驅動電路本身是否涉及合理 
驅動電路中電容的壽命往往會影響整體LED的使用壽命。目前主要使用的鋁電解電容本身在使用過程中并非發熱元件,但由于電路中其它功率元件的發熱,造成電容隨之發生升溫降溫變化,而影響到其使用壽命。鋁電解電容內含有液體電解液,升溫降溫的熱效應會造成液體的“呼吸效應”,最終導致電解液的蒸發,壽命的縮短。
六、封裝材料,特別是封裝材料的導熱性。封裝膠本身的導熱性能,也會間接的影響芯片的整體散熱性能,從而影響LED光衰性能或壽命。
其實導致LED產品光衰的原因很多,最關鍵的還是熱的問題,盡管很多廠商在次級產品不特別注重散熱的問題,但這些次級LED產品長期使用下,光衰程度會比有注重散熱的LED產品要高。LED芯片本身的熱阻、銀膠的影響、基板的散熱效果,以及膠體和金線方面也都與光衰有關系。
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LED路燈光衰竭的解決建議:
要解決這些既存問題,建議路燈廠商從基本材料上著手,從根本由內而外的解決高功率LED熱源問題。
舉例來說在發光組件與鋁基板的黏合時,導熱膠就扮演關鍵角色,有些廠商以為導熱膠膜或導熱膠墊的導熱系數要好,膜厚要越厚越好,卻沒想熱阻問題。導熱系數再好,碰到膜厚的熱阻也沒用。更何況導熱膠膜或軟質導熱墊片,并不能真正的與基板密合,貼合面其實存在著許多孔隙。這些孔隙在電子顯微鏡下觀看,就像是空洞的氣穴,也就是另一種形式的熱阻質。在這么多干擾熱傳導的熱阻存在之下,散熱導熱的效率無形中就被降低了。
要用對導熱膠,推薦的軟陶瓷導熱膠。網印施工的軟陶瓷導熱膠不同于傳統的貼合式導熱膠膜,軟陶瓷導熱膠是軟質半液態,在網印機刮刀涂布于鋁基板時,導熱粒子會滲入基板表面的孔隙并予填補到滿。這樣就會形成一個完全平整沒有孔隙的平面,與LED磊晶載板黏合時會完全的密合。這樣一來就把熱阻減少到最低程度,熱度就能迅速的被傳導出去,自然就降低了LED晶粒的環境溫度,也延長磊晶的壽命以及大幅延緩光衰的發生。
此外由于網印施工的軟陶瓷導熱漆具有延展性,在高溫烘烤或回焊時,會隨著鋁基板的熱脹冷縮一起變化,應力非常小,不會造成鋁基板彎翹,更不會爆板。
LED燈具的外部保護推薦采用LED燈具軟陶瓷散熱漆。這種噴涂式軟陶瓷散熱漆可直接噴涂于LED燈具外部,施工操作簡便,可適應各種形狀的散熱結構,也可調整成不同色彩,因應景觀設計的需求。噴涂式散熱漆內的軟陶瓷粒子,是經過奈米化處理,粒子細微不僅易于噴槍操作,也讓同一涂布面積上的導熱粒子又多又密集,讓溫度揮發透散的面積也變大,讓LED燈具的熱能迅速的傳導出去。
 軟陶瓷散熱漆屬于熱固型材料,符合RoHS環保安全規范,施工程序簡便也無需任何特殊機具,經過烘烤后熱固,可長時間承受LED的高溫不會有質變問題。在戶外使用的LED路燈、景觀燈、或是LED廣告廣告牌、也都會面臨風吹雨打、酸雨鳥糞、空氣粉塵、黑煙排放hELlip;等等的酸堿侵害。所以這種噴涂式軟陶瓷散熱漆一定要具備抗酸堿的特性,目前的抗酸堿值幅度在PH3~11,可以有效保護LED戶外燈具外觀不被侵蝕。
熒光粉(特別是熒光粉使用的膠) 
熒光粉在溫度升高后,特備是高溫下使用1000小時后,會出現明顯的光衰現象。進一步的研究發現,這種對溫度的響應主要是受到熒光粉膠的影響。目前,多數生產商已經開始使用高質量的硅膠替代耐溫性能差的環氧膠,大大降低了熒光粉本對光衰的影響。另外,熒光粉本身晶型的熱穩定性,也是光衰的影響因素之一。實際應用中發現,即使采用高質量的硅膠,還是會在高溫使用3000-5000小時后出現光譜“藍移”的現象。對于路燈就是可觀察到地面光線出現藍青色色差。這就是本身熒光粉在高溫下發生的光衰現象。雖然國際上也有高檔的熒光粉銷售,但熒光粉已經絕大部分實現了國產化。因此,解決該問題的重點還是在控制溫度上。 
 

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