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大功率LED透镜/反光杯主要用于大功率LED冷光源系列产品的聚光，导光等。大功率LED透镜根据不同LED出射光的角度设计配光曲线，通过增加光学反射，减少光损，提高光效(而设定的非球面光学透镜)。下面着重讲解PMMA材料的二次聚光大功率LED透镜。
一 LED透镜的材料种类
        1． 硅胶透镜；
        a. 因为硅胶耐温高（也可以过回流焊），因此常用直接封装在LED芯片上；
        b. 一般硅胶透镜体积较小，直径3-10mm；
        2,  PMMA透镜
        a. 光学级PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯，俗称：亚克力）
        b .塑胶类材料，优点：生产效率高（可以通过注塑完成）；透光率高（3mm厚度时穿透率93%左右）；缺点：耐温70%（热变形温度90度）；
        3． PC透镜
        a. 光学级尼龙料Polycarbonate（简称PC）聚碳酸酯
        b. 塑胶类材料，优点：生产效率高（可以通过注塑完成）；耐温高（130度以上）；缺点：透光率稍底（87%）；
        4． 玻璃透镜
光学玻璃材料，具有透光率高（97%）耐温高等特点，缺点：易碎、非球面精度不易实现、生产效率低、成本高等。

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written by LEDQQ1 \\ tags: 大功率LED, 透镜

与其它的灯源相比，大功率LED会产生严重的散热问题，这主要是因为LED不通过红外辐射进行散热。一般而言，用于驱动LED的功耗有75％～85％最终转换为热能，过多的热量会减少LED的光输出和产生偏色,加速LED老化。因此，热管理是LED系统设计最重要的一个方面。LED系统生产商通过寻求优化的散热器、高效印制电路板、高热导率外壳等来应对这一挑战。但是，工程师们需要改变他们的理念，热管理并不是机械设计师的专利，电子工程师同样可以进行热管理设计。实践证明，通过电路实现温度补偿功能进行热管理是一个既经济又可靠的方法。
温度补偿原理
一般而言，大功率LED的产品规格书中都会标明不同环境温度（或LED焊点的温度）下的最高容许输出电流（如图1）的曲线图。当周围温度低于安全温度点，输出最高容许电流保持不变；当高于安全温度点，输出最高容许电流随周围温度升高而降低，即所谓的降额曲线。为确保LED的性能寿命不受影响，必须保证LED工作在降额曲线与横、纵坐标轴所包络的安全区内。

图 1 LED 降额曲线
但是，目前大多数LED灯具生产商都将LED的驱动电流设计为不随温度变化的恒流源，因此，当LED周围温度高于安全温度点时，工作电流就不在安全区内，这将导致LED的寿命远低于规格书的数值甚至直接损坏。而LED周围温度过高是由LED自身发热导致，目前有两个办法可以解决这个问题。
一种办法是使用导热性更好的散热装置，减小LED芯片至环境的热阻，控制LED内部温度不至比环境温度高太多，但这需要较高的成本。此外，难以避免的问题是，当散热装置使用一段时间后在灯体外壳的散热片上沉积灰尘，以及铝合金基敷铜板上连接铜层和铝基板的介质层老化脱胶都将导致热阻较大幅度地上升，导致整体散热性能下降。另一种办法是使LED工作在安全区边际，这样既满足在安全温度点内输出电流、输出功率工作在额定状态且恒定，而且在高于安全温度点输出电流按比例下降进行负补偿，保证LED使用寿命，这就是温度补偿的含义。
数字温度传感器配合驱动器实现温度补偿
有些照明产品需要一些智能控制，如一些高级路灯的应用，这些系统往往使用单片机对整个系统进行监视和控制。这时可利用原有的单片机控制系统加入温度补偿功能，即便在恶劣的环境下，如夏日曝晒，系统内的温度仍能得到很好地控制。

图2为此类系统驱动单路LED串的示意图。温度检测部分采用了矽恩微电子公司生产的高精度数字温度传感器SN1086，SN1086可以同时检测芯片本身温度，相当于间接检测PCB温度，又能检测远端三级管温度，若将三极管与LED一同焊接在铝基板上便可以检测铝基板温度。SN1086将检测到的两种温度通过芯片内部的高精度Delta-Sigma ADC进行模数转换，将温度的数字结果通过I2C总线的SDA数据线和SCL时钟线与单片机通信。当单片机接受到铝基板温度结果后与预设定的安全温度点阈值进行比对，当温度过高时启动温度补偿程序，通过PWM1按比例降低LED驱动器的输出电流。单片机同时监控PCB板温度，温度过高时通过PWM2信号线控制风扇对PCB进行散热，确保板上的元器件尤其是电解电容的温度不会过高。
这种系统控制极大增强了系统的稳定性，并保证整体系统的使用寿命，实践证明系统内部温度得到很好地控制，但硬件成本较高，适于中高端领域的应用。
DC-DC降压LED驱动器实现温度补偿
若能将温度补偿功能集成在芯片内部，这将极大降低使用成本和所占空间。SN3352正是为了这个目的而设计出来的芯片，SN3352是降压型DC-DC恒流芯片，工作电压范围6~40V，输出电流达700mA，温度补偿未启动时恒流性能优良，适用于驱动串联的1W或者3W LED灯。SN3352具备调光功能，通过改变ADJI引脚的模拟电压或者对此引脚施加PWM信号都能实现调光功能。SN3352内部集成了矽恩微电子自有专利技术的温度补偿电路，温度补偿功能需要外接一个普通电阻Rth用于设置温度补偿启动的温度点Tth和一个检测温度的负温度系数热敏电阻Rntc配合实现。

SN3352通过RNTC引脚不断测量与LED焊接在同一块铝基板的热敏电阻Rntc阻值，随着LED铝基板温度上升，当热敏电阻的阻值低至与连接在RTH引脚上的普通电阻Rth阻值相等时，温度补偿功能启动，输出电流将会自动随温度升高而降低，由此可见，温度补偿启动的温度点Tth可以通过改变Rth阻值进行更改。而电流随温度降低的斜率可以通过选择不同B常数的热敏电阻来决定。
输出电流的公式如下：
当Rntc>Rth时，温度补偿未启动，输出电流保持不变，大小由设置电流电阻Rs和ADJI引脚电压决定：

其中：VADJI为调光引脚ADJI引脚的电压，单位V，调光范围0.3V~1.2V，悬空时电压为1.2V；
当Rntc

其中：, R25为热敏电阻在25oC下的阻值，B为热敏电阻的B常数，热敏电阻特性主要由这两个参数决定；

根据输出补偿电流的结果, 对不同的温度做一组电流曲线，不难得出,即便把温度补偿启动的温度点Tth设置在较高温度,如100oC以上，电流随温度降低的斜率仍然保持较高斜率。这区别于目前市面上其他的温度补偿方案，这些方案在较低温度保持较大的补偿斜率，而在较高温度补偿斜率大幅下降，这有悖于LED降额曲线在高温斜率更加大的事实。因此SN3352在高温仍然保持大的补偿斜率可以满足绝大多数LED降额曲线的补偿斜率，保证LED工作在安全区内。
此外，SN3352还具备级联功能，每个芯片的ADJO引脚连接下一级芯片的ADJI引脚，将带有温度补偿信息的电压由前一级芯片的ADJO引脚输出到下一级芯片的ADJI引脚。每个ADJO引脚最多可以驱动5个ADJI引脚。因此，只需要一个热敏电阻就能让整个系统共享温度补偿功能，当温度补偿启动时，接入SN3352系统中所有的LED都会随温度上升而下降。

图4 温度补偿曲线图 （Rntc的B=3900,R25=100K,Rth=36K）
应用SN3352的温度补偿的时候，可以使用矽恩微电子的SN3352应用仿真程序，输入热敏电阻的参数和Tth值后，程序自动计算出Rth选值和生成补偿曲线，图4即为此程序生成。在布线方面，为了不拾取电路噪音，RTH引脚和Rth电阻的连接导线应尽量短，而由于连接RNTC引脚至热敏电阻Rntc的连线经常需要较长的导线至铝基板，因此紧靠芯片RNTC引脚需要有旁路电容对地滤除杂波，一般而言0.1?F贴片电容即可。
另一款具备温度补偿功能的SN3910主要用于高压领域的降压型DC-DC恒流芯片，全电压范围输入，外置高压MOS管，输出电流达700mA,芯片工作在恒定关断时间模式，具有优良的线电压调整率。这款芯片主要用于日光灯方案和其他市电直接接入的方案。矽恩微电子将根据不同客户的应用方案和温度补偿要求提供与之配套的应用电路、BOM表和布板建议，缩短产品上市时间。
线性恒流LED驱动器实现温度补偿
另一款具备温度补偿功能的LED线性恒流源驱动器是SN3118，其输出电流可由外接电阻编程，适合20mA~200mA的低电流LED应用。SN3118工作电压6V~30V，四个支路电流之间匹配度±5％以内，每路最大电流能力达175mA，工作时无EMI问题。电路中同样使用一个普通电阻和负温度系数的热敏电阻实现温度补偿，当热敏电阻阻值下降至普通电阻阻值时，温度补偿启动。
本文小结
温度补偿功能以其低成本、高可靠性兼顾了LED寿命和输出功率，不会因为环境恶劣或是散热装置异常、老化而使得LED性能和寿命受到影响。矽恩微电子的LED驱动IC产品覆盖各种应用领域，拥有先进的温度补偿技术，可为客户量身定做方案。

图5 SN3910驱动LED典型应用图

图6 SN3118驱动LED典型应用图

written by LEDQQ1 \\ tags: LED驱动, 大功率LED

在全球性的能源短缺和环境污染加剧的今天，LED以其节能环保的特点有着广阔的应用空间。LED灯具由LED器件、散热结构、驱动器、透镜组成。如果LED器件不能很好散热、它的寿命也会受影响。根据Cree XLamp XR-E 的测试报告，LED器件温度越低，越能延长LED灯的寿命。因此，解决热量管理问题已成为高亮度LED应用中的关键。
不过，LED光源热量的多少并不是影响LED的主要问题，热量集中(从而形成热点)才是问题的关键。对一般标准的LED器件而言，1W LED器件的热通量大约为100W/cm2，3W LED器件的热通量则高达300W/cm2，而一般的CUP的热通量才为60~130W/cm2。热量集中在尺寸很小的晶片内，晶片温度升高，引起热应力的分布不均匀、晶片发光效率和萤光粉发射效率下降。当温度超过一定值时，器件失效率呈指数规律增加。当多个LED密集排列组成白光照明系统时，散热问题就更严重了。
LED器件的散热途径主要是热传导和热对流。传统上，LED灯具的散热结构包括基底、散热片以及散热器。基底将晶粒的热能传导出来，可以导热但不导电。散热片将热扩散开来，以免热堆积于LED 光源处，并且可以提升散热器的效率。散热器则可以热有效地发散于空气中。不过，基底材料极低的热导率容易导致器件热阻增加，产生严重的自加热效应，对器件的性能和可靠性带来毁灭性的影响。
Microloops(迈科)的均热板(Vapor Chamber)能实现超高热流密度传热，可解决高功率LED的热点问题。均热板是一个内壁具微结构的真空腔体，当热由热源传导至蒸发区时，腔体里面的工质会在低真空度的环境中，便会开始产生液相气化的现象，此时介质吸收热能并且体积迅速膨胀，气相的介质会很快充满整个腔体。当气相介质接触到一个比较冷的区域时便会产生凝结的现象，藉由凝结的现象释放出在蒸发时累积的热，凝结后的液相介质会藉由微结构的毛细现象再回到蒸发热源处。此运作将在腔体内周而复始进行，这就是均热板的运作方式。由于工质在蒸发时微结构可以产生毛细力，所以均热板的运作可不受重力的影响。

图1：采用均热板LED灯的散热结构去掉了基底。
图1给出了采用均热板的LED灯的散热结构，它去掉了基底，减少一大部分热阻。 LED器件可以紧密排列并直接绑定在均热板上，并以标准打线封装机台直接封装LED器件及相关电路，构建成一个独立光源。
这种将LED器件直接绑定在均热板上的方法有明显的好处。LED器件的下方与均热板接触，可以通过均热板把点热源扩散并可有效地将热传递至后端，从而降低热点溫度Tj，提高LED寿命。此外，这种方法还可集中摆放LED器件，让光源集中，有利二次光学设计。而采用SMD封装的均热板还可以使用SMD自动化设备进行大批量生产。
图2给出了采用均热板的高功率LED灯(将总功率为50W的多个LED直接绑定在均热板)与采用铜基底的同样功率LED灯的温度对比。

图2：采用均热板(VC)和采用铜基底(Cu)的高功率LED灯的温度对比。
除了应用在高功率LED路灯外，目前均热板解决方案还主要用在功率半导体冷却、刀片服务器、图形显示卡、电信基础设施、功放、雷达发射模块、卫星和笔记本电脑上。迈科的均热板的尺寸和形状可定制，其最低热阻已低至每瓦0.05度，厚度小于3mm。该公司还开发了能处理300W热功率以上的均热板来解决高端图像卡的散热问题。超薄设计可提供3.0mm厚度均热板可为单插槽图像卡提供150W的散热能力。

written by LEDQQ1 \\ tags: LED, LED散热, 大功率LED

近年来，国内led照明应用发展迅速，很多厂家相继推出了大功率led路灯，并作为节能产品越来越多的应用于道路照明中，在目前大功率led路灯真的可以取代传统光源（主要是高压钠灯）了吗？以下本人对大功率led路灯的应用谈谈几点看法：
一、关于led路灯的节电效果，在很多实用led路灯取代高压钠灯的案例中，节电是一个重要的因素，但实际led路灯并不比高压钠灯节电。从发光效率的比较，目前实际应用的大功率led路灯的发光效率（80lm/W）远低于高压钠灯（100~138lm/W），虽然led是定向发光，灯具效率高于高压钠灯,但因发光效率底，led路灯灯具综合能效还是低于高压钠灯。
在一些证明led路灯取代高压钠灯获得节电效果的案例中，据分析，这些案例往往是原有路灯功率偏高（亮度严重超标）或灯具效率低、光源严重衰减的状态，以此作为led路灯节电的依据并不科学。
二、led路灯的光色问题，目前大功率led路灯基本上是采用5000K~6000K色温的白光，作为道路照明光源，在视觉感觉上过分阴冷，同时远视时眼睛的观察能力会下降，在这方面的一些研究中证明，低于3000K的黄光或暖白光是比较适合道路照明的，因此日光色的led路灯是不适合做路灯实用。

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written by ledqq3 \\ tags: 大功率LED

在使用大功率白光led时，必须了解光强分布、色温分布、热阻及显色性等问题：

·掌握W级大功率led的光强分布图，是正确使用大功率led所必需的。厂家一定要向客户提供led器件的各种参数指标。

·大功率led的色温分布是否均匀，将直接影响照明效果；而且色温与显色指数是互相关联的，色温的改变会引起显色指数的变化。

·大功率led的热阻直接影响led器件的散热。热阻你，散热越好；热阻高则散热差，这样器件温升高，就会影响光的波长漂移。根据经验，温度升高一度，光波长要漂移0.2~0.3nm，这样会直接影响器件的发光质量。温升过高也直接影响W级大功率led的使用寿命。

·显色性是白光led的重要指标，用于照明的白光led的显色性必须在80以上。

written by ledqq3 \\ tags: 大功率LED, 技术指标