分分彩后二复式稳赚方案 http://www.mkrqow.icu zh-cn 明緯探討分析電源壽命及可靠度 knowledge/20190712-45603.html <p style="text-align: justify;"> 明緯于2008年,正式開發出第一款LED POWER SUPPLY-CLG-150,正式踏入LED蓬勃發展的產業市場。時至今日已超過10年,相關LED系列產品銷售量不計其數。明緯欲追蹤10年前應用于LED 路燈之電源性能及可靠度,故于市場端取得2008年制造之CLG-150 LED電源來進行分析探討。</p> <p style="text-align: justify;"> 交換式電源供應器依設計的功率與架構不同,可由數十顆零件,甚至數百顆零件組成。每顆零件在設計上都一定有其必要性,所以如何確認實際壽命與信賴性評估一直為各廠牌的竅門,一般電源壽命評估主要由部分關鍵零組件的使用壽命來決定,譬如風扇、鋁質電解電容等。明緯設計的產品壽命評估須通過ORT/DMTBF/冷熱沖擊/Life time驗證,以確保產品壽命與質量。</p> <p style="text-align: justify;"> 本文主要討論電解電容Life time驗證與壽命評估。</p> <p style="text-align: justify;"> 鋁質電解電容(aluminum electrolytic capacitor)受使用條件(溫度,負載等)的影響很大,長時間的運作之下,其電容值減小且損耗角(tan&delta;)增加,而影響其使用壽命。這種現象主要是由電容中電解質的擴散效應(diffusion effect)所導致,即電解質擴散到外封材料進而散溢到外部。一般鋁質電解電容壽命可使用Arrhenius定律(化學擴散反應速率)為基礎來估算,于一段時間后逐漸干涸造成容值下降/內阻(ESR)上升而造成電容損壞。當環境溫度增加10℃,其壽命會減少一半,反之,如溫度降低10℃,其壽命會增加1倍。</p> <p style="text-align: justify;"> 此外,下圖表示典型的產品壽命期間之故障率曲線圖(浴缸曲線)。</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2019-07/1562911534_85125.png" /></p> <p style="text-align: center;"> 浴缸曲線</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>(1)初期故障期間<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> 為了防止初期故障,在成品出貨之前已篩選出不良零件和做過老化測試,因此S.P.S.交給客戶時大都已進入偶發故障期間。</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>(2)偶發故障期間<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> 產品穩定度與其信賴度(MTBF)有關,基本上故障率都很低,但是偶發期間的故障率與使用者的安裝和工作條件(環境溫度、減額、通風、振動)有關。</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>(3)耗損故障期間<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> 偶發故障期后產品即進入耗損故障期間,此時大都屬于零件的老化(如風扇、電解電容器)。</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>使用壽命(life time)與負載(load)及溫度之關系<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> 依上述浴缸曲線來探討,對于偶發故障期間之信賴性與使用者安裝或應用條件(環境溫度、減額、通風、振動)有關。先屏除其他外在影響條件,以環境溫度(Tamb.) 或產品機殼溫度(Tcase)與負載條件執行產品壽命分析探討。</p> <p style="text-align: justify;"> 明緯產品壽命驗證是以國際知名電解電容制造商提供的計算方式為根據,以CLG-150機型為例,為全灌膠機種, 其設計輸出電容采用10000小時@105℃之日系品牌鋁質電解電容,其電容壽命V.S 負載V.S溫度之關系說明如下。</p> <p style="text-align: justify;"> A.使用壽命與負載及環境溫度之關系. : 如圖(一)</p> <p style="text-align: justify;"> 使用壽命與負載之關系,當環溫為55℃時,負載操作于100% 其壽命約為35Khrs;當負載減額至75%使用,其壽命約為57Khrs,也就是當負載減額使用至75%,壽命可提升1.6倍。</p> <p style="text-align: justify;"> 使用壽命與環溫之關系,當負載操作于75% LOAD,其環境溫度操作于55℃其壽命約為57Khrs;當環境溫度下降至45℃,其壽命約增加1倍為114Khrs。</p> <p style="text-align: justify;"> B.使用壽命與機殼溫度之關系 : 如圖(二)</p> <p style="text-align: justify;"> 由于灌膠機型,使用者不易量測內部電容溫度,故可量測Tcase的溫度來評判。假設Tcase小于55℃時,其壽命約為100Khrs;當Tcase為70℃時,其壽命約為35Khrs。</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2019-07/1562911525_82446.png" /></p> <p style="text-align: center;"> 圖(一) 壽命 V.S 負載 V.S環境溫度&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 圖(二) 壽命 V.S 機殼溫度</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>電氣性能與可靠度分析<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> 實際從市場端取回使用10年的CLG-150產品(2008/12制品-應用于路燈),分析產品之電氣性能與可靠度,摘要重點如下:</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>&bull; 電氣特性-重要電器規格分析<br /> </strong></p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2019-07/1562911758_43207.png" style="height: 471px; width: 600px;" /></p> <p style="text-align: justify;"> <strong>&bull; 可靠度特性-電解電容容值分析<br /> </strong></p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2019-07/1562911761_18076.png" style="height: 346px; width: 600px;" /></p> <p style="text-align: justify;"> <strong>總結:<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> 明緯設計及零件選用,皆以長期信賴為基礎。佐以目前相關實施之可靠度測試(環測溫升限制/ORT長時間壽命燒機驗證/冷熱沖擊/震動/防水/鹽霧&hellip;),實際從市場端使用10年產品,確認相關參數(電氣/絕緣/零件壽命..)皆正常,亦證明10年前臺灣地區首批配置于路燈之產品質量良好,估計使用10年無問題,佐證了明緯相關可靠度評估,長期使用之可靠度佳。</p> <p style="text-align: justify;"> 此外,LED驅動電源選購與搭配上需選用高效率的電路設計產品,且零件設計使用高質量電解電容的LED驅動電源,亦為提升燈具壽命之參考方向。</p> <p style="text-align: justify;"> 明緯將持續秉持-全面品保/客戶滿意之質量政策,長期提供質、量、成本最佳組合之產品與服務。</p> <p style="text-align: justify;"> &nbsp;</p> <p style="text-align: right;"> 來源:明緯電源</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>如需獲取更多資訊,請關注LEDinside官網(www.mkrqow.icu)或搜索微信公眾賬號(LEDinside)。<br /> </strong></p> LED驅動電源 明緯電源 Fri, 12 Jul 2019 13:59:15 +0800 45603 at http://www.mkrqow.icu 明緯談LED驅動器電壓選擇實務與實際應用 knowledge/20190505-45170.html <p style="text-align: justify;"> 在燈具設計中,如何估算 LED的電壓,是一門看似簡單卻需要注意許多細節的學問。首先,每顆工廠產出的LED,即使在相同條件下測試,順向偏壓或多或少都會有些差異。其次,LED電壓還會隨著溫度而變化。想要確保燈具的使用性及信賴性,我們必須了解幾個會影響LED電壓的因素,適當的評估誤差值,才能正確選擇驅動器的輸出電壓規格。本篇文章分別介紹三個影響LED電壓的最大因素,簡要的說明考量點及預估。此外,針對溫度的影響,新型LED電源具備了環境適應功能,這對燈具設計有何好處也會在以下說明。文章最末,會提供一個完整設計考量的例子供參考。</p> <p style="text-align: justify;"> 一般燈具設計都會牽涉到光學、熱學及電學。燈具的主要目的當然是要滿足應用環境對光的要求,象是照度或是色溫等等。要滿足這些要求,首先LED的型號、種類、數量及驅動電流必須先定義。當以上條件決定后,每個單顆的LED驅動條件基本上已設定完成,燈具整體功率也隨之固定。然而燈具整體的電壓和電流,取決于設計者如何排列組合LED,可是全部串聯,或是有串聯有并聯,而這部分的考量通常與安規要求的最高電壓或是LED模塊化的設計有關。燈具整體概略電壓可由下列公式得出</p> <p style="text-align: center;"> <strong>Vforward_total = Vforward x Num/String<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> 上述公式相對簡單并可提供設計者一個概略方向,但對燈具的最終設計來說,卻有所不足。完整的設計考量至少還需注意到以下三點:</p> <p style="text-align: justify;"> 1) LED 的V-I特性<br /> 2) LED的生產差異<br /> 3) LED的溫度系數<br /> 以下分三段做說明。</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>LED的V-I特性<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> 理想的LED V-I曲線如圖一所示,LED電壓不受流過電流影響。然而實際上,LED的驅動電流是會影響LED上的電壓。以圖二為例,當LED操作在350mA時,電壓約3.2V,當操作在1A時, 電壓會升到3.8V。單顆的小壓差在多顆LED串聯時會變得更明顯。設計者需注意LED規格書上標稱電壓測試的電流條件是否與燈具設計一致。如果燈具采用的是另一個電流,或是電源的紋波電流峰值變化較大,則應根據V-I特性曲線重新估算電壓值。</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2019-05/1557043635_17650.png" style="height: 43px; width: 600px;" /></p> <p style="text-align: center;"> 表 一 規格書Vf參數</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2019-05/1557043657_91713.jpg" style="height: 221px; width: 300px;" />&nbsp; <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2019-05/1557043665_51395.png" style="width: 260px; height: 240px;" /></p> <p style="text-align: center;"> 圖一 理想V-I曲線&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 圖二 實際V-I曲線</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>LED 生產差異<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> LED的順向偏壓會有一定程度的生產差異。一條成熟的LED生產線通常差異會較小并呈常態分布,如圖三。生產差異對LED電壓的影響通常小于10%,這可以從LED 規格書上參考電壓的最大值與標準值比例看出。確切的數值或是分布曲線則必須詢問LED制造商。</p> <p style="text-align: justify;"> 雖然說最極端的狀況可能是 +/- 10%,但實際上使用時,越多LED在同一串,機率上越有可能接近中間值。如果客觀條件允許,通常建議電源保留10%的余裕,一來可確保驅動電流不受LED的生產差異影響,二來即使沒用到此區間,將電源少許降載也對延長電源壽命有所幫助。</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2019-05/1557043744_51322.png" style="height: 302px; width: 500px;" /></p> <p style="text-align: center;"> 圖三 LED Vf 生產常態分布</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>LED 溫度系數<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> LED電壓屬于負溫度系數,這意指當溫度上升時電壓會下降,反之,溫度低時電壓相對高。燈具的熱流設計通常會平衡LED的自發熱,因此在穩態的時候,LED的溫度及電壓也相對固定。對電壓而言,最嚴苛的條件會落在燈具冷啟動時。LED規格書表格中的電壓通常都設定在常態工作溫度,若需估算冷啟動電壓,則需參考V-T曲線或是利用LED制造商提供的工具軟件輸入參數(Tj)而得。</p> <p style="text-align: justify;"> 溫度系數與前面兩個因素(電流、生產)最大的差異是,溫度對電壓的影響是暫時性的。當LED啟動后, 因自身發熱,電壓會逐漸降低回到正常位準。也就是說,電源其實不需要無條件地保留冷啟動所需要的電壓余裕,只需在啟動后一小段時間,暫時性的提高輸出電壓范圍。</p> <p style="text-align: justify;"> 市面上有部分進階機種提供了環境自適應功能,允許驅動時檢測和自動調節輸出電壓電流,在燈具達到穩定運轉狀態后進入恒流區域。HLG-480H-C系列就具備此項功能,電源可以自動降低電流并提高電壓最多到120%,以確保燈具在低溫時能順利開啟,當燈具開啟并升溫后,電流自動回復到原始設計值。這樣的設計可確保燈具低溫開機,同時不影響電源的壽命,設計者也不需要多花預算選用較高功率的電源來確保開機的短暫需求。舉一個實際的數字,HLG-480H-C1400 可操作在171~343V,而在低溫(如 - 40&deg;C)時,可提供高達412V的瞬時電壓直到燈具進入穩定工作。</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2019-05/1557043968_15759.png" /></p> <p style="text-align: center;"> 圖四 V-T曲線</p> <p style="text-align: justify;"> HVGC的constant power 系列也有類似功能,使用者可經由調光控制,暫時性的降低電流并提升最高輸出電壓。其它機種也有許多可能性,如您有關于LED冷啟動的相關問題,歡迎詢問各地明緯電源專家。</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>電壓計算范例<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> 某燈具共使用100顆LED驅動在1.05A,燈板上2并50串,燈具裝置的最低環溫是0&deg;,設計者應如何決定合適的LED電源?</p> <p style="text-align: justify;"> 方式一:詢問LED制造商有無工具軟件可以使用,將參數輸入,直接得到答案。</p> <p style="text-align: justify;"> 方式二:從LED 規格書,參考相關資料得到答案。</p> <p style="text-align: justify;"> 步驟一:查閱LED V-I曲線, 訂出中間值電壓。</p> <p style="text-align: justify;"> 根據圖二,LED在1.05A時為3.8V</p> <p style="text-align: justify;"> 步驟二:50串所以總電壓為單顆的50倍。</p> <p style="text-align: justify;"> 3.8 (V) x 50 (pcs) = 190 V</p> <p style="text-align: justify;"> 步驟三:考慮生產誤差。</p> <p style="text-align: justify;"> a.表 一中LED中間值為3.2V,最高為3.48V<br /> b.3.48 (V) / 3.2 (V) = 108.75 %<br /> c.190 (V) x 108.75% = 206.6 (V)</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>小結<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> LED 穩態時總電壓中間值為 190V。</p> <p style="text-align: justify;"> LED穩態時總電壓最高值為207V* (假設LED電源紋波電流極小可忽略)。</p> <p style="text-align: justify;"> 步驟四:參考溫度系數。</p> <p style="text-align: justify;"> 從圖四看出, LED (350mA) 在85&deg;C的時候是3.2V, 0&deg;C的時候是3.6V</p> <p style="text-align: justify;"> 3.6 (V, Tj=0) / 3.2 (V, Tj=85) = 1.125 &lt; 1.2</p> <p style="text-align: justify;"> 冷啟動時</p> <p style="text-align: justify;"> LED 總電壓中間值為190V x 1.2 = 228 V<br /> LED 總電壓最高值為207V x 1.2 = 248.4 V</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>LED 電源選用:<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> 建議機種 HLG-480H-C2100,原因如下述。</p> <p style="text-align: justify;"> 燈具穩態時一般會操作在190V / 2.1A (399W)條件下,最差狀況是207V (435W)。此條件HLG-480H-C2100皆可滿足。同時它的紋波電流機低可以忽略。冷機時,最高電壓會到249V,這雖然不在它的固定輸出范圍內,但它的環境自適應功能可提供最高275V的瞬時電壓,可保證開機的穩定性。因此HLG-480H-C2100是最佳的機種。</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src=" //img.ledinside.cn/led/2019-05/1557043823_75132.png" style="width: 600px; height: 151px;" /></p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src=" //img.ledinside.cn/led/2019-05/1557043829_65323.png" /></p> <p style="text-align: center;"> &nbsp;</p> <p style="text-align: right;"> 來源:明緯電源</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>如需獲取更多資訊,請關注LEDinside官網(www.mkrqow.icu)或搜索微信公眾賬號(LEDinside)。<br /> </strong></p> LED技術 LED驅動電源 Sun, 05 May 2019 16:01:18 +0800 45170 at http://www.mkrqow.icu LED燈具功率偏差分析 knowledge/20190325-44978.html <p style="text-align: justify;"> LED 照明產品“質量門”事件高發,一方面是行業規范和監管缺位,另一方面是企業自身品質意識淡薄,設計能力、工藝水平缺陷。</p> <p style="text-align: justify;"> 本文以 LED 燈具功率偏差失控為例,理論推算結合案例演算,詳細分析驅動電源恒流精度,LED 正向壓降分布對燈具功率的偏差影響,供設計人員參考,以提升 LED 產品的設計品質。</p> <p style="text-align: justify;"> 近期各媒體頻繁報道國家和地方質檢部門抽檢 LED 光源和 LED 燈具質量不合格事件,高發的“質量門”事件嚴重損害企業自身形象和我國 LED 產業在國際舞臺的品牌形象,情勢令人警醒。</p> <p style="text-align: justify;"> 在不合格測試項目中,燈具實際測試功率與產品宣稱功率不符合占不小的比例。早在 2010 年我國已發布國家標準 GB/T24908-2010《普通照明用自鎮流 LED 燈性能要求》中的第 5.3 條要求“燈在額定電壓和額定頻率下工作時,其實際消耗功率與額定功率之差不應大于 15% 或 0.5W”,國際電工委員會亦在 IEC62722-1 第 7 款中要求“燈具的電參數標稱值與實際值偏差不應大于 10%”。</p> <p style="text-align: justify;"> 筆者認為,造成產品功率偏差的原因有如下幾點:</p> <p style="text-align: justify;"> 第一, 迫于成本壓力,生產環節偷工減料,省去了必要的產品測試流程,不合格品未在廠內剔除,以次充好流向市場。</p> <p style="text-align: justify;"> 第二, LED 燈珠散熱設計余量不足,裝配工藝,來料的偏差造成燈珠過熱,正向壓降(Vf)下降失控,造成燈具實際功率偏離下限。</p> <p style="text-align: justify;"> 第三, 燈具選配的驅動電源熱穩定性差,輸出電流溫度漂移大,直接造成燈具功率在大范圍偏離。</p> <p style="text-align: justify;"> 第四, 為降低 LED 燈珠來料采購成本,燈珠采購未按設計要求挑選 LED Vf 分布 BIN,造成 LED 實際消耗功率偏離設計中心值。</p> <p style="text-align: justify;"> 第五, 選配的驅動電源恒流精度低(一般為 5%-8%),無法適配燈珠多樣的 Vf BIN。</p> <p style="text-align: justify;"> 筆者認為,前三個原因直接反應生產廠家的品質意識淡薄,與設計關聯性不大,本文不展開評述,后兩個誘因與燈具驅動電源的精度設計有強相關性,具體分析如下:</p> <p style="text-align: justify;"> 根據燈具功率計算表達式</p> <p style="text-align: justify;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2019-03/1553493286_98739.jpg" /></p> <p style="text-align: justify;"> 推導出:</p> <p style="text-align: justify;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2019-03/1553493291_92820.jpg" /></p> <p style="text-align: justify;"> Pin-燈具標稱功率<br /> △P-偏差百分比<br /> C-驅動電源效率<br /> U0-LED燈串正向壓降設計中心值<br /> △U-偏差百分比<br /> I0-LED驅動電流設計中心值<br /> △I-偏差百分比</p> <p style="text-align: justify;"> 假定驅動電源精度 (?I) 為 5%,若要滿足 IEC 功率標稱要求,?P 在 10% 以內,根據表達式【1】計算得出 LED 燈串電壓偏差百分比(?U)約為 4.8%,這意味著要嚴格篩選 LED 燈珠 Vf BIN,直接造成隱形的燈珠采購成本攀升。</p> <p style="text-align: justify;"> 例如,工程師選用 OSRAM LCW CRDD 系列燈珠(Vf BIN 表如下)12 顆設計中心值為 36V 的燈串。</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2019-03/1553493599_73776.jpg" /></p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2019-03/1553493606_34827.jpg" /></p> <p style="text-align: justify;"> 若選用恒流精度 5% 驅動電源,則要求燈串壓降最小值為 34.27V,最大值為 37.72V。</p> <p style="text-align: justify;"> 對照燈珠的 Vf BIN 分布表格不難發現,在不采取有效混 BIN 措施的情況下,近一半的燈珠無法在量產時使用,燈珠采購成本間接大幅增加。</p> <p style="text-align: justify;"> 若選用恒流精度為 1% 驅動電源,則要求燈串壓降最小值為 32.79V, 最大值為? 39.204V,完全覆蓋燈珠 Vf BIN,無需任何混 BIN 措施,生產成本,采購成本大幅減少。</p> <p style="text-align: justify;"> 通過上述案例對比分析不難看出,高精度驅動電源可以有效規避燈具廠繁瑣且難以預測比例的燈珠混合使用的困擾,大幅減少系統綜合成本,電源的“小代價”換來系統的“大收益”。</p> <p style="text-align: justify;"> LED 照明競爭已趨于白熱化,產品價格持續走低,以犧牲產品品質甚至違背行業規范和法規要求為代價的低價策略不可取。LED 行業從業技術人員必須在滿足產品質量要求前提下,探索低成本解決方案,讓普通人都能買得起且高品質的 LED 照明產品。(文:郝祥銀)</p> <p style="text-align: justify;"> 作者簡介</p> <p style="text-align: justify;"> 郝祥銀,南昌大學電子工程本科畢業,桂林理工大學工商管理研究生,現任朗德萬斯照明深圳運營中心燈具配件部高級職能專家,曾在美資艾默生網絡能源,德資歐司朗照明工作數年。</p> <p style="text-align: justify;"> ?</p> <p style="text-align: justify;"> ?</p> <p style="text-align: justify;"> 如需轉載,需本網站E-Mail授權。并注明"來源于LEDinside",未經授權轉載、斷章轉載等行為,本網站將追究法律責任!E-Mail:service@ledinside.com</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>如需獲取更多資訊,請關注LEDinside官網(www.mkrqow.icu)或搜索微信公眾賬號(LEDinside)。<br /> <br /> </strong></p> LED燈具 Mon, 25 Mar 2019 13:48:01 +0800 44978 at http://www.mkrqow.icu 明緯電源:何謂恒功率設計的LED驅動電源? knowledge/20190129-44774.html <p style="text-align: justify;"> 近期LED電源產業中最熱門的話題之一,非LED恒功率驅動莫屬。LED為何一定要定電流驅動? 為何不能恒功率驅動? 在討論此議題之前,我們必須先了解為何LED一定需要定電流驅動? 以圖(a) LED I-V曲線來說明,當LED順向電壓產生2.5%變化時,通過LED的電流會有約16%的變化,而且LED順向電壓容易受溫度影響,高低溫度的溫差甚至會讓電壓變化差距高達20%以上,此外,LED亮度與LED順向電流成正比,電流差異過大會造成亮度變化過大,所以LED必須采用定電流驅動。然而,LED是否可以采用恒功率驅動呢? 首先,屏除恒功率是否等同于恒亮度這個議題,以單純討論恒功率驅動器設計的角度而言,LED I-V與溫度曲線的變化來看似乎可行。那LED驅動器制造商為何不直接設計恒功率驅動的LED驅動器? 其中牽涉的原因很多,要設計恒功率線路并不難,只要搭配MCU ( Micro Controller Unit ) 偵測輸出電壓電流,透過程序計算去控制PWM ( Pulse Width Modulation ) 責任周期,控制輸出功率于圖(b)藍色恒功率曲線上,如此便可達到恒功率輸出,但這個方式增加了許多成本,而且當發生LED短路損害時,恒功率LED驅動器會因為偵測到較低電壓而提升電流,此現象將可能造成更大的危害。加上LED溫度特性是負溫度系數,當溫度越高時,我們期望把輸出電流降低,以維持LED高壽命的表現,然而,恒功率做法卻與此考慮相互抵觸,在LED高溫應用時,LED驅動器因為偵測到較低電壓而把輸出電流升高了。綜合考慮上述各方面因素,提供客戶寬范圍電壓/電流輸出的「類恒功率」LED驅動器是提供給客戶最有效益的解決方案。</p> <p style="text-align: justify;"> 明緯部分產品所標示的恒功率LED驅動器即特別采用此類恒功率的優化設計,目的在于能提供客戶一個寬范圍電壓/電流輸出的類恒功率LED驅動器,不僅能兼顧使用者需求與避免因過度設計造成的成本增加或因LED特性而造成使用上的困擾,甚至造成燈具故障,提供類恒功率的寬范圍設計產品可說是目前市面上LED驅動電源最有效益的解決方案。</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2019-01/1548754291_88905.png" /></p> <p style="text-align: center;"> 圖(a) LED I-V曲線</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2019-01/1548754295_57031.png" /></p> <p style="text-align: center;"> 圖(b) LED I-V曲線與溫度</p> <p style="text-align: justify;"> 明緯新推出的XLG家族全系列采恒功率設計,寬范圍輸出電壓/電流提供彈性及高效能的LED電壓/電流配置,可減少機型數與庫存,以圖(c)ELG-75-48 / 圖(d)XLG-75-H電壓電流特性曲線說明,ELG-75-48最大功率點為48V/ 1.56A。如果客戶燈具電壓低于48V,依定電流產品設計原則,客戶無法調高輸出電流,如此輸出功率會較低,無法達到額定功率輸出。XLG-75-H采定功率設計,客戶可以依照曲線調整輸出電流來搭配LED 燈板實際設計的驅動電壓Vf (Forward Voltage)做額定功率輸出,燈具電壓在36V~56V區間都可以透過電流調整達到恒額定功率輸出,此區間即為恒功率區間。為達到寬范圍恒功率區間,XLG系列采用的設計方式也必須使用更高規格零件以達到所需的驗證要求,客戶如果有更高燈具壽命與信賴性的需求,XLG家族寬電流調整范圍的特點也方便客戶自行調整電流使用,詳細規格請參閱產品規格書。</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2019-01/1548754298_99714.png" /></p> <p style="text-align: center;"> 圖(c)ELG-75-48 I-V曲線</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2019-01/1548754303_54015.png" /></p> <p style="text-align: center;"> 圖(d)XLG-75-H I-V曲線</p> <p style="text-align: justify;"> &nbsp;</p> <p style="text-align: right;"> 來源:明緯電源<br /> 作者: 工程部&nbsp; 謝正堂</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>如需獲取更多資訊,請關注LEDinside官網(www.mkrqow.icu)或搜索微信公眾賬號(LEDinside)<br /> <br /> </strong></p> LED驅動電源 明緯電源 Tue, 29 Jan 2019 17:28:53 +0800 44774 at http://www.mkrqow.icu 分析:適用于DCI電影院LED顯示屏的LED規格要求 knowledge/20190125-44759.html <p style="text-align: justify;"> <strong>摘 要<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> DCI電影院LED顯示屏是現在行業內最熱門的話題之一。對比與傳統的投影顯示,LED顯示具有眾多技術優勢,如更大的動態亮度范圍、更好的亮度顏色均勻性、無圖形畸變、尺寸任意拼接等。而LED顯示屏進入電影院應用首先需要滿足DCI(Digital Cinema Initiatives)標準的認證,本文針對其中的顯示圖案要求,分析適合該應用的LED的技術規格要求。</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>一、背景和DCI標準<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> 隨著第一塊通過DCI認證的LED顯示屏上市,LED顯示技術打開了電影院顯示屏的海量市場。據LEDinside估計,中國電影院市場現存月40000塊顯示屏,并以每年10%以上的速度增長。按照4K分辨率的像素點計算,整個市場潛在LED用量將是350kkk。然而LED顯示屏進入電影院市場需要滿足DCI(Digital Cinema Initiatives)標準的嚴格技術測試CTP(Compliance Test Plan)要求。</p> <p style="text-align: justify;"> DCI組織由全球最大的六家電影公司聯合創建,旨在建立統一的數字電影播放標準, 保護數字電影版權和確保影院視聽體驗。DCI標準涵蓋數據形式、編解碼接口、傳輸方式、安全保障、包含服務器、投影、音頻及控制的影院硬件系統。本文旨在針對顯示屏本身,從標準要求出發,理解適用于DCI電影院顯示屏的LED規格定義。</p> <p style="text-align: justify;"> DCI對于顯示圖像的要求可以參考一下表1。屏幕分辨率要求2K (2048 x 1080)或者4K(4096 x 2160),亮度要求48 ± 10.2 cd/m2,對比度要求至少1200:1(測試條件為影院環境光,屏面反光小于0.03cd/m2),白平衡點已經色域要求如圖1所示,同時允許一定的誤差。標準R, G, B三基色對應的飽和度主波長分別是100% 621nm、89.5% 544nm、92.9% 465nm。</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2019-01/1548397672_67652.jpg" /></p> <p style="text-align: center;"> 表1:DCI_DCSS_v12對顯示圖像的要求</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2019-01/1548397681_69204.jpg" /></p> <p style="text-align: center;"> ▲ 圖1:DCI白平衡點和色域要求</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>二、LED的封裝選擇<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> 由于電影屏在實際使用時,影廳的大小種類繁多,DCI標準對于屏幕的尺寸是不作強制規定的,那么對應于4K (4096 x 2160)分辨率固定的屏幕,不同的屏幕尺寸就有不同的LED點間距,如2.5mm點間距對應于10.3m寬的小廳屏幕,3.3mm點間距對應于13.5m寬的中大廳屏幕。</p> <p style="text-align: justify;"> 對于這個點間距范圍的顯示屏,LED尺寸的可選范圍可以從1010,1616到2020,多種封裝形式可選。而由于影院的觀影設置,可以保證即使第一排觀眾也不能分辨出像素點,基于這樣的前提,應該選用封裝尺寸盡量小的LED(如1010),提高黑色面板或面罩表面積在整屏面積的占比,提高對比度。</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>三、LED的亮度要求<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> 按照48cd/m2的亮度要求,2.5mm的像素點間距,以及30掃的驅動形式估算,每顆LED的發光亮度是9mcd,按照DCI白平衡點的要求計算,三基色比例為R : G : B = 20.9 : 72.2 : 6.9,對于單顆LED的R, G, B亮度要求為1.9mcd, 6.5mcd, 0.6mcd。這樣的亮度規格是遠小于當今主流1010尺寸LED的發光亮度的。</p> <p style="text-align: justify;"> LED顯示控制系統誠然可以通過灰度等級控制把出售設計亮度較高的LED顯示屏降到48cd/m2,但會帶來諸多低灰顯示的問題,如紅色色飄、像素不均勻等。</p> <p style="text-align: justify;"> 受限于驅動芯片的最小電流規格,LED的驅動也電流不可能無限降低,這就需要LED通過自身的設計來降低發光亮度,如可能的進一步降低芯片尺寸,或在封裝體中進入更多的吸光顆粒。但是,這都是以犧牲光電效率為代價的。如果驅動芯片的最小驅動電流能進一步降低、或者支持掃描數能進一步提高,則可以在不犧牲光電效率的前提下降低LED顯示屏的亮度。而LED本身,只有精確選擇適合于DCI白平衡點顏色比例的R, G, B芯片比例,以后可以滿足驅動芯片電流要求的亮度,才是最完美符合應用要求的LED。</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>四、LED的顏色要求<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> 根據DCI定義的DCI-P3色域,顯示屏的R,G,B三基色有嚴格的色坐標要求。對于LED顯示屏而言,需要LED要有嚴格的色坐標規格。但是目前市面上,絕大多數的LED供應商采用主波長規格定義顏色,而主波長是從一個維度(色調)上定義的顏色,缺失了顏色的另一個維度(飽和度)信息。相同主波長的顏色在色空間對應于一條通過等能量點 (0.333, 0.333) 的一條直線,而不是一個精確的色點。所以,為了精確滿足DCI-P3色域要求,首先需要選用色坐標定義顏色的LED,而不是不精確的主波長定義。</p> <p style="text-align: justify;"> 由于顯示混光的原理,顯示屏初始設計色域可以等于或者大于DCI-P3色域,也就是R,G,B三基色的初始設計色坐標不需要直接是DCI-P3規定的色坐標,可以是如圖顯示的每個基點雙邊外延線和色空間邊界所形成的區域(如圖2所示)。其中綠色和藍色分別是一塊類似三角形的小區域,由于LED的顏色離散性,這么小的顏色范圍幾乎沒法在LED大規模量產中達到;而對于紅色,由于DCI-P3規定的基點已經位于色空間邊界上(飽和度100%),所以理論上LED就沒有滿足的可能性。</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2019-01/1548397686_28245.jpg" style="height: 505px; width: 450px;" /></p> <p style="text-align: center;"> ▲ 圖2:滿足DCI色域要求的LED色坐標范圍</p> <p style="text-align: justify;"> 而考慮到實際量產和測試的誤差, 在應用及認證過程中,DCI標準定義了屏幕三基色色坐標允許的誤差范圍(參見表1),在CIE 1931色空間中如圖3所示的矩形色坐標范圍。</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2019-01/1548397695_55520.jpg" /></p> <p style="text-align: center;"> ▲ 圖3:DCI標準允許的DCI-P3三基色誤差范圍(具體參數見表1)</p> <p style="text-align: justify;"> 結合上述的色域混光外延原理,實際的LED色坐標要求可以擴展到圖4、5、6所示區域。紅光為由圖5中五個坐標點和色空間邊界構成的區域,綠光為由圖6中四個坐標點和色空間邊界構成的區域,藍光為由圖7中五個坐標點和色空間邊界構成的區域。</p> <p style="text-align: justify;"> 那么,是否使用按照這三個區域定義顏色的LED就能得到滿足DCI-P3色域要求的LED顯示屏呢?實際應用中還需要注意以下兩個問題:</p> <p style="text-align: justify;"> 第一,LED在不同驅動電流和工作溫度下會有色坐標漂移。如果LED供應商的色點測試電流和LED在顯示屏設計工作電流的差異過大,則很可能導致屏上色點漂移出允許的區域。同樣,實際應用時LED節溫稍高于25°C也可能導致色點漂移。針對該問題,最好的方式是LED供應商提前了解得知確定的設計電流,然后在盡可能相同的電流條件下測試LED色點,同時也適當提前考慮溫度的影響。</p> <p style="text-align: justify;"> 第二,圖示區域范圍已經把DCI規定允許的顏色誤差都考慮進去了。而實際LED顯示屏上的顏色誤差除了LED本身外,還有芯片輸出驅動電流的誤差,屏體不同區域的溫度誤差,校正系統的誤差,以及色點測試儀器的誤差等。所以LED供應商定義的色點范圍應當盡量小于圖示邊界區域,為顯示屏體設計和后續測試的誤差留有余量。</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2019-01/1548397701_32743.jpg" style="height: 460px; width: 450px;" /></p> <p style="text-align: center;"> ▲ 圖4:滿足DCI色域(含誤差)要求的LED紅光色坐標范圍</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2019-01/1548397710_16376.jpg" /></p> <p style="text-align: center;"> ▲ 圖5:滿足DCI色域(含誤差)要求的LED綠光色坐標范圍</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2019-01/1548397717_34072.jpg" style="height: 460px; width: 450px;" /></p> <p style="text-align: center;"> ▲ 圖6:滿足DCI色域(含誤差)要求的LED藍光色坐標范圍</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>五、可能的技術要求趨勢<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> 誠然,上述DCI標準對于顯示圖像的要求其實都是基于投影系統的技術能力制定的,對于自發光的LED顯示系統,如果還是一直沿用舊的投影標準,無疑會大大犧牲LED顯示的技術優勢。對于LED帶來的電影院應用顯示技術突破,我們有理由相信,在不久的將來DCI標準就會做出更新。從LED顯示屏角度出發,我們建議關注以下三方面可能的趨勢。</p> <p style="text-align: justify;"> 第一,分辨率從4K提升到8K。8K的視頻播放在電視廣播領域已經出現,而電影院投影系統受限于DMD模塊,很難提升分辨率。LED顯示屏可以毫無難度地在相同尺寸下縮小一倍點間距(例如2.5mm到1.25mm),分辨率從4K提升到8K。</p> <p style="text-align: justify;"> 第二,加入HDR。HDR要求更黑的暗態和更高的峰值亮度(例如HDR10標準,要求至少0.005cd/m2到1000cd/m2的動態范圍),兩者都是投影系統非常難達到了。LED顯示屏由于天然的亮度、對比度技術優勢,可以把HDR帶入電影院系統。</p> <p style="text-align: justify;"> 第三,色域范圍提升。現有的DCI-P3色域系統并不已經是LED所能達到的最優色域,比如現有的綠色、藍色LED理論上可以提供更高的飽和度,進一步擴大顯示色域。預計未來的顏色要求會是介于P3和BT2020之間的一個新的色域。</p> <p style="text-align: justify;"> (作者簡介:趙云,南京大學工學碩士,現任歐司朗光電半導體(中國)有限公司多元化市場亞太區高級應用工程師,負責LED顯示應用的技術支持和市場推廣。)</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>參考文獻:<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> <em>Digital Cinema System Specification Version 1.3 dated 27 June 2018, official document by Digital Cinema Initiatives, LLC<br /> Compliance Test Plan (CTP) Version 1.2, official document by Digital Cinema Initiatives, LLC<br /> SMPTE RP 431-2:2011, official document by THE SOCIETY OF MOTION PICTURE AND TELEVISION ENGINEERS<br /> SMPTE 431-1-2006, official document by THE SOCIETY OF MOTION PICTURE AND TELEVISION ENGINEERS<br /> 2018 Global LED Digital Display and Micro LED Display Market Outlook, internal consultant document by LEDinside<br /> </em></p> <p style="text-align: justify;"> <em><br /> </em></p> <p style="text-align: right;"> 來源:歐司朗光電半導體</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>如需獲取更多資訊,請關注LEDinside官網(www.mkrqow.icu)或搜索微信公眾賬號(LEDinside)<br /> <br /> </strong></p> LED顯示屏 Fri, 25 Jan 2019 14:09:41 +0800 44759 at http://www.mkrqow.icu Mini LED芯片焊盤表面結構對封裝的影響分析 knowledge/20190124-44749.html <p style="text-align: justify;"> 本文通過對現有用于微顯示的LED芯片使用過程分析,指出目前使用過程中主要限制問題,設計三種電極焊盤表面結構,并完成芯片制作;通過對三組實驗品的外觀及固晶后推力進行對比評估,指出三組芯片焊盤表面電極結構各自的優缺點及適用性,對后續芯片選擇具有一定指導意義。</p> <p style="text-align: center;"> <strong>前言</strong></p> <p style="text-align: justify;"> 隨著近年來的技術發展,作為LED在顯示上的一個重要應用,小間距顯示屏在進入室內顯示后,逐漸走向成熟。傳統的小間距顯示由于像素間距的影響以及分立器件的固有缺陷,依然存在顯示視距不足、摩爾紋等現象,為滿足人們不斷追求顯示效果的需求,以及進一步擴展應用領域,小間距顯示在往更小點間距發展的道路上不斷前進,這就意味這芯片的尺寸不斷減小,Mini LED由于其能夠避免原有芯片的種種缺陷,而成為更小點間距的唯一選擇,同時也成為近兩年業界研究的熱點。</p> <p style="text-align: justify;"> 今年以來各類相關應用也不斷展出,目前常規Mini LED結構皆采用倒裝結構,芯片尺寸在100*300um之間,受到芯片及電極NP電極間隔尺寸的限制,芯片的焊盤尺寸較小。同時為克服分立器件尺寸對點間距限制,Mini LED大多采用集成封裝(COB)方式進行,其對作業過程中的穩定性一致性等要求較高,因此在封裝過程中實現穩定可靠的芯片與基板的焊接是Mini LED應用過程最重要的環節之一。</p> <p style="text-align: justify;"> 本文從芯片端出發,制作不同電極焊盤結構,通過對比焊接過程后的參數表現,分析對芯片及封裝的影響,為后續使用提供一定經驗。</p> <p style="text-align: center;"> <strong>機理分析及實驗設計</strong></p> <p style="text-align: justify;"> 針對倒裝LED芯片焊接,常規方式是回流焊及共晶焊兩種方式。</p> <p style="text-align: justify;"> 其中常規回流焊方式,封裝過程中通過錫膏固定方式進行,對應電極表面為Au結構,具體的需要在基板對應焊盤位置點錫膏,再固定芯片,然后再按照一定的溫度曲線通過回流焊爐進行高溫固化,錫膏的選擇決定了固化所有需要的溫度,通常會在180~260℃之間進行選擇,溫度相對較低,與芯片制程溫度基本一致,對芯片結構影響較小,同時由于Mini LED芯片及焊盤尺寸較小,錫膏使用量及位置準確度極為重要,與此同時芯片電極焊盤對錫膏的適應性也較為重要,若防護不足,極易發生電極侵蝕而脫落情況。</p> <p style="text-align: justify;"> 另一種共晶焊,封裝過程中通過助焊劑固定方式進行,對應芯片電極焊盤表面為AuSn結構,具體的需要在基板對應焊盤位置點助焊劑,再固定芯片,然后再按照一定的溫度曲線進行高溫固化,過程中由于AuSn材料本身共晶溫度限制,通常最高溫度在320℃左右,對芯片結構及輔材等高溫的穩定要求較高,但其避免了小尺度下錫膏控制的問題。</p> <p style="text-align: justify;"> 在以上兩種方式之外,另一種目前在IC集成封裝工藝中用到的鍍錫工藝則集合了以上兩種方式的優點,對應芯片電極焊盤表面采用Sn結構,具體的需要在基板對應焊盤位置點助焊劑,再固定芯片,然后按照一定的溫度曲線進行高溫固化,溫度方面與常規回流焊類似,芯片電極焊盤表面SnAg成份決定了固化所使用的溫度,目前常用溫度在240℃左右,該方式一方面避免了錫膏情況下的精準控制問題,另一方面固化溫度也在相對較低位置,但芯片制程相對復雜,同時芯片結構對最終效果影響較大。</p> <p style="text-align: justify;"> 考慮以上三種方式對芯片及封裝效果的影響,本文采用三種方式制作同尺寸Mini LED芯片,再按照對應焊接所需溫度曲線進行芯片與基板焊接,然后從外觀、性能、推力等方面進行測試分析。</p> <p style="text-align: center;"> <strong>實驗準備及實施</strong></p> <p style="text-align: justify;"> <strong>1、芯片制備<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> 按照現行芯片工藝,選擇外延片進行常規工藝流水,電極焊盤制作前暫停分為3組,其中組1在電極焊盤制作時采用現行Au電極結構,焊盤厚度2.4um,組2在常規電極制作后,采用使用熱蒸發方式,使用有研億金新材料有限公司 AuSn材料(99.999%)制作AuSn焊接層(Au80%:Sn20%),厚度4um,組3在常規電極制作后,在電極焊盤位置制作焊錫層(Sn97% :Ag3%)焊層厚度10um, 從制作過程看,常規Au電極及AuSn鍍層采用蒸發方式進行,整體良率較為穩定,焊錫層制作時,由于過程中含有一定腐蝕性成份,需要在芯片表面非鍍膜區域做鈍化加強,防止作業過程中出現芯片結構的損傷,同時整個鍍膜制作過程中參數調整對最終良率影響較大,三組樣品焊盤表面SEM形貌正面及側面對照如下:</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2019-01/1548310359_12540.jpg" /></p> <p style="text-align: justify;"> 其中圖1為組1表面為Au結構芯片;圖2為組2表面為AuSn結構芯片;圖3為組3表面為鍍Sn結構芯片;由上圖可以看出,組1及組2樣品在完成電極制作后,焊盤表面較為平整,但一次電極結構表現明顯,組3由于制作方式原因,焊盤表面相對粗糙,但由于整體厚度較厚,底層一次電極形貌未表現出,同時由于Au材料屬性限制,在測試過程中,測試探針極易在焊盤表面形成明顯痕跡。</p> <p style="text-align: justify;"> 在完成芯片前道作業流水后,將3組按照常規方式進行研磨劃裂,同機臺測試結果如下:</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2019-01/1548310362_74846.jpg" /></p> <p style="text-align: center;"> 表1 測試匯總</p> <p style="text-align: justify;"> 由以上測試結果,3組芯片光電性能參數基本一致,綜合良率基本一致,其中組3,Ir良率略低,通過觀察芯片表面,部分區域出現金屬沾污,這主要是由于制作鍍錫層后,溶液清洗過程中產生,導致出現漏電通道產生漏電,這也是在該工藝實施過程中,最主要控制環節。</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>2、芯片封裝<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> 從以上3組制備完成樣品中,各自選取50pcs參數相同晶粒進行封裝樣品制作,根據實驗室條件,錫膏使用晨日科技ES1000實驗組2/3助焊劑使用晨日科技ES930系列(粘附強度15mg/mm^2)固晶完成后使用型號為SIKAMA Falcon 5C的5溫區回流焊機進行,三組作業過程如下(回流焊曲線):</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2019-01/1548310365_84845.jpg" /></p> <p style="text-align: center;"> 其中組1使用圖a曲線,組2使用圖b曲線</p> <p style="text-align: justify;"> 過溫完成后,焊接形貌情況如下:</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2019-01/1548310368_43701.jpg" /></p> <p style="text-align: justify;"> 由圖4顯示:三組差異較為明顯,其中組2、組3由于未使用錫膏,外觀較好,完全避免錫膏過量的問題,組1封裝在使用錫膏過程中,易發生類似錫膏過量導致的芯片歪斜現象,同時由于芯片焊盤間距為100um,因此在錫膏過量情況下,固晶過程導致錫膏擠壓流動,容易產生焊盤連同,形成漏電通道,造成最終失效。</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2019-01/1548310371_79693.jpg" /></p> <p style="text-align: center;"> <strong>結果與分析</strong></p> <p style="text-align: justify;"> 使用型號為TRY MFM1200多功能推拉力測試機(下圖a)對三組樣品進行推力測試,數據采集效果曲線如圖(下圖b)。</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2019-01/1548310375_60977.jpg" /></p> <p style="text-align: justify;"> 每組實驗品測試10pcs,對推力測試數據進行統計(表2),同時對推晶過程中掉落芯片電極表面進行SEM分析如下:</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2019-01/1548310378_95483.jpg" /></p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2019-01/1548310381_41726.jpg" /></p> <p style="text-align: justify;"> 從推力測試匯總數據看,實驗組3(鍍Sn)推力明顯高于組1及組2,組2推力最低,推落芯片焊盤完整,但形貌相對有一定差異。結合前述樣品制作與封裝過程推測:組1推力相對偏低與所使用錫膏粒徑偏大有關,用于測試晶粒焊盤面積為76*62um,因此在封裝過程中,會導致部分晶粒焊盤下錫量不足,進而表現為推力不足,在組1SEM圖像上可以明顯發現,有較大區域空洞位置,同樣對于組2樣品,受制于芯片結構設計原因(目前全部為DBR工藝),在前述芯片SEM圖像中,焊盤正面平整面積較小,底層電極圖像明顯,因此在固晶過程中,芯片會產生輕微傾斜,后續回流焊過程中易在焊盤對應位置產生大量空洞,導致焊力不足;對于組3,由于后續鍍錫制程所制作錫層厚度達10um,焊盤表面未表現出底層電極結構,相對平整,因此在固晶及過溫后,芯片與基本貼合緊密,后期使用可靠性更高。</p> <p style="text-align: justify;"> 綜合以上3組實驗品情況,由于目前小尺寸芯片因可靠性問題都采用DBR結構的倒裝結構,其底層一次電極結構在焊盤表面表現明顯,且占據較大比例,因此電極表面采用AuSn結構(組2)在現有封裝過程中易產生空洞,其并不適用于現有常規制程下的小尺寸倒裝芯片。電極表面采用Au結構(組1),其采用錫膏方式固晶使用,能適用于現有制程,但使用過程中需結合焊盤大小選擇合適粒徑錫膏,有助于提高焊接可靠性,同時錫膏使用量對封裝良率影響較大,電極表面采用鍍Sn結構(組3),芯片制程較為復雜,對芯片良率稍有影響,但在封裝過程及推力表現較優。</p> <p style="text-align: center;"> <strong>結論<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> 基于前述實驗及分析,針對目前微顯示LED芯片焊盤結構,由于芯片工藝路線限制,AuSn結構不適用于該應用下芯片,表面Au結構,符合現有常規倒裝芯片使用方式,但錫膏選擇及封裝過程控制要求較高,表面鍍Sn結構,芯片制程較為復雜,成本略高,但封裝使用效果較優,封裝應用廠商可根據自己的需要選擇合適芯片焊盤結構。</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>參考文獻<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> <em>[1] 連程杰.LED芯片倒裝技術簡述[J]. 長江大學學報,2013(31):96-97<br /> [2] 薛棟民.鋁/鎳/銅UBM厚度對SnAgCu焊點的力學性能及形貌影響[J].半導體光電.2014.35(2):278-281<br /> [3] 王陽元.集成電路工藝基礎[M].北京:高等教育出版社,1991<br /> [4] 程明生.倒裝芯片熱電極鍵合工藝研究[J].電子與封裝.2006.6(6):9-13</em></p> <p style="text-align: justify;"> &nbsp;</p> <p style="text-align: right;"> 來源:華燦光電<br /> 作者:張威,戴廣超,付杰,陳亮,王江波</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>如需獲取更多資訊,請關注LEDinside官網(www.mkrqow.icu)或搜索微信公眾賬號(LEDinside)。<br /> <br /> </strong></p> LED芯片 小間距 Mini LED Thu, 24 Jan 2019 14:04:02 +0800 44749 at http://www.mkrqow.icu 熒光材料物理特性對白光LED光輸出冷熱比的影響 knowledge/20180420-43330.html <p style="text-align: justify;"> <strong>1. 引言<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> 白光LED(WLED)是新一代固態綠色光源,具有節能環保、小體積、高光效、性能穩定等諸多優點。</p> <p style="text-align: justify;"> 目前WLED以PC/MC方式實現白光的路徑有三條:1)藍光LED芯片+黃色熒光粉;2)紫光LED芯片+紅+綠+藍三基色熒光粉;3)藍光LED芯片+綠光LED芯片+紅光LED芯片。實現白光的三種途徑中,目前已經實現產業化、最經濟實用的途徑是藍光LED芯片涂覆黃色熒光粉,使用該途徑的WLED的光效高達250lm/W。隨著照明終端產品的市場競爭越來越激烈以及照明燈具的散熱環境越來越差,LED光源要具有更好的熱的特性才能滿足市場的需求。LED光源的熱的特性通常采用光輸出冷熱比表征。WLED的光輸出冷熱比,即LED光源高溫時的光電參數(光通量)與常溫時光電參數(光通量)的比值,采用此指標可以驗證LED光源熱穩定性能的優劣。</p> <p style="text-align: justify;"> 在WLED光源中,熒光粉對白光的實現起到至關重要的作用。熒光粉一般為無機發光材料,具有有序排列的晶體結構,其物化性能的穩定性與以下因素有關:材質體系、離散系數、粉膠相容度、粉體形貌。WLED光輸出冷熱比的影響因素與WLED器件材料有關,熒光材料是前述器件中的關鍵材料。熒光粉的物理特性(材質體系、離散系數、粉膠相容度、粉體形貌)對WLED光輸出冷熱比影響的研究未有相關報道,同時解決LED光源熱的特性的問題也顯得至關重要,因此探討熒光粉物理特性與WLED光輸出冷熱比的關系具有實用意義,同時對后續產品設計具有一定的指導作用。</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>2. 實驗部分<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> 本文采用SMD 2835的封裝形式,藍光芯片,發射波段在450-455nm,每個LED光源有3顆串聯的LED芯片,熒光粉方案由YAG黃色熒光材料、氮化物紅色熒光材料和Ga-YAG/LuAG黃綠色熒光材料構成。每組實驗只改變黃綠粉的類型而固定膠水用量和另外兩種熒光粉含量,并且每個LED光源具有相同的點膠量。黃色、紅色和黃綠色3種熒光粉和膠水的配比為黃色∶紅色∶黃綠色∶膠水=0.50∶0.15∶1.5∶1,選取5個相同熒光粉配比的樣品進行測試,測試條件為脈沖電流100 mA,測試溫度點為25℃,50℃,75℃,85℃,95℃,105℃,取光通量的平均值。粉體參數測試設備:粒徑采用激光粒度分析儀測試,熱淬滅性能、激發發射光譜采用Fluoromax-4測試;顆粒SEM形貌采用掃描電子顯微鏡測試;封裝設備:ASM固晶機,ASM焊線機,真空脫泡機,武藏點膠機。封裝成品光電參數測試設備:遠方積分球測試儀。</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>3. 結果與討論<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> 熒光粉一般為無機材料,根據其基質分類,常用的體系有鋁酸鹽、氮化物/氮氧化物、硅酸鹽、氟化物等。圖1.1為不同體系熒光粉的熱淬滅性能,可以看出幾種體系的粉體中鋁酸鹽的熱穩定性最好,氟化物和硅酸鹽的熱穩定性較差,氮化物的熱穩定性比鋁酸鹽差但優于氟化物和硅酸鹽。</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2018-04/1524205423_37753.jpg" /></p> <p style="text-align: center;"> &diams; 圖1.1 不同體系熒光粉的熱淬滅性能</p> <p style="text-align: justify;"> 因此本文以鋁酸鹽體系作為研究對象。鋁酸鹽體系的典型代表為YAG,其化學式為Y<sub>3</sub>Al<sub>5</sub>O<sub>12</sub>:Ce,晶體結構屬于立方晶系,晶格常數為1.2002nm,YAG的晶體結構如圖1.2所示。從晶體結構可以看出,在Y、Al和O組成的空間中存在三種多面體,分別為:十二面體(圖1.2a)、八面體(圖1.2b)、四面體(圖1.2c),其中氧原子的配位數分別為(Y<sub>3</sub><sup>3+</sup>)八配位、(Al<sub>2</sub><sup>3+</sup>)六配位、(Al<sub>3</sub><sup>3+</sup>)四配位。</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2018-04/1524205428_26200.jpg" style="height: 335px; width: 400px;" /></p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2018-04/1524205432_60432.jpg" style="height: 200px; width: 400px;" /></p> <p style="text-align: center;"> &diams; 圖1.2YAG的晶體結構示意圖</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>3.1 熒光粉的材質對WLED光輸出冷熱比的影響</strong></p> <p style="text-align: justify;"> 本實驗采用Ga-YAG和LuAG黃綠粉為研究對象,Ga-YAG和LuAG同屬釔鋁石榴石的晶體結構如圖1.1,釔鋁石榴石的化學通式為:<br /> (<em>RE</em><sub>1-</sub><em><sub>r</sub></em>Sm<em><sub>r</sub></em>)<sub>3</sub>(Al<sub>1-</sub><em><sub>s</sub></em>Ga<em><sub>s</sub></em>)O<sub>12</sub>:Ce(1)式(1)中,RE=La,Lu,Y,Gd,Sc,0&le;r&lt;1,0&le;s&le;1。一般而言Ga-YAG與LuAG同屬于立方晶系,只是其晶胞參數存在差異,Ga-YAG是Ga<sup>3+</sup>對Al<sup>3+</sup>的部分取代,而LuAG是Lu<sup>3+</sup>對Y<sup>3+</sup>的完全取代,其離子半徑分別為:<em>r</em><sub>Ga3+</sub>(八配位)=0.69&nbsp; &Aring;,<em>r</em><sub>Y3+</sub>(八配位)=1.04 &Aring;,<em>r</em><sub>Al3+</sub>(六配位)=0.62 &Aring;,<em>r</em><sub>Lu3+</sub>(六配位)=1.001 &Aring;<sup>[4]</sup>。結合離子半徑的匹配度,理論上完全取代比部分取代所形成的晶體結構的熱穩定性會更好。就材料角度而言,材料本身的熱穩定性可以通過熱淬滅性能進行表征。</p> <p style="text-align: justify;"> 如圖1.3所示為GRF-G和GRF-L之間的粉體熱淬滅性能的關系,可以看出,隨著溫度的上升粉體的亮度衰減呈現出下降趨勢,其中GRF-L的熱淬滅性能優于GRF-G的熱淬滅性能。</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2018-04/1524205436_47711.jpg" /></p> <p style="text-align: center;"> &diams; 圖1.3 GRF-G和GRF-L的熱淬滅性能</p> <p style="text-align: justify;"> 實驗中Ga-YAG和LuAG分別為GRF-G和GRF-L,其電鏡下的形貌如圖1.4,可以得出GRF-G和GRF-L的顆粒形貌近似圓球狀,其表面光滑。</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2018-04/1524205442_55278.jpg" style="height: 218px; width: 550px;" /></p> <p style="text-align: center;"> &diams; 圖1.4左圖和右圖分別為GRF-G和GRF-L的SEM形貌</p> <p style="text-align: justify;"> 采用GRF-G和GRF-L作為黃綠粉封裝成2835成品燈珠,成品燈珠的光通量與測試溫度間的變化如圖1.5所示,可以得出光通量的冷熱比隨著溫度的增加逐漸下降,在85℃的WLED光輸出冷熱比GRF-L優于GRF-G。</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2018-04/1524205447_69173.jpg" /></p> <p style="text-align: center;"> &diams; 圖1.5 GRF-G和GRF-L的WLED光輸出冷熱比</p> <p style="text-align: justify;"> GRF-G和GRF-L的WLED光輸出冷熱比,GRF-L比GRF-G要好,這與熒光材料的熱淬滅性能以及粉體本身的結構有關,因此不同材質的光轉換材料(部分取代與完全取代)對WLED光輸出冷熱比存在影響。</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>3.2 熒光粉的離散系數對WLED光輸出冷熱比的影響</strong></p> <p style="text-align: justify;"> 離散系數指的是熒光粉試樣粒度分布的相對寬度或不均勻度的度量。其定義為分布寬度與中心粒徑的比值,其中分布寬度為邊界粒徑的一組特征粒徑的差值,離散系數一般采用如下表達式:</p> <p style="text-align: justify;"> S=(<em>d</em><sub>90</sub>-<em>d</em><sub>10</sub>)/<em>d</em><sub>50</sub>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; (2)<sup>[5]</sup></p> <p style="text-align: justify;"> 式(2)中S表示離散系數,d10、d50、d90分別為粉體的體積累積分布中對應10%、50%、90%的熒光粉的粒徑,單位為um,其中d50表示粉體顆粒的中位粒徑。一般來說,S值越小粉體顆粒大小分布越集中,單位體積內顆粒表面的缺陷數目大體相同,其受熱性能無差異化,熱穩定性能越好。本實驗采用GRF-S、GRF-M、GRF-B作為黃綠粉,分別與黃粉和紅粉搭配到相同的方案中進行封裝,其中GRF-S、GRF-M、GRF-B的離散系數S分別為:0.925,1.125,1.325。圖1.6表示不同離散系數的GRF-S、GRF-M、GRF-B的熱淬滅性能,可以看出隨著溫度的升高,其熒光材料的亮度不斷衰減,其中GRF-B的衰減幅度最大,GRF-M次之,GRF-S最小,三者中GRF-S的熱淬滅性能最好。因此從粉體角度來看,離散系數小的其熱淬滅性能較好,與前述分析結論一致。</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2018-04/1524205452_29229.jpg" /></p> <p style="text-align: center;"> &diams; 圖1.6GRF-S、GRF-M和GRF-B的熱淬滅性能</p> <p style="text-align: justify;"> 本文就離散系數對WLED光輸出冷熱比的影響進行研究,采用2835的封裝形式,目標參數為Ra=80-82,CCT=3000K,采用相同的封裝方案,驗證不同離散系數對WLED光輸出冷熱比的關系,圖1.7表示不同離散系數的GRF-S、GRF-M、GRF-B的WLED光輸出冷熱比關系,隨著溫度的升高成品燈珠光通量的冷熱態比值在不斷較小,GRF-S、GRF-M、GRF-B在成品中的衰減幅度GRF-B最大,GRF-M次之,GRF-S最小,說明GRF-S的WLED光輸出冷熱比最好,GRF-B的WLED光輸出冷熱比最差,因此不同的離散系數對WLED光輸出冷熱比存在影響,離散系數越小WLED光輸出冷熱比越好。</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2018-04/1524205457_94245.jpg" /></p> <p style="text-align: center;"> &diams; 圖1.7 GRF-S、GRF-M、GRF-B的WLED光輸出冷熱比關系</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>3.3 粉膠相容度對WLED光輸出冷熱比的影響</strong></p> <p style="text-align: justify;"> 熒光粉合成以后為了提高產品的穩定性能,通常會采用一定的后處理工藝,例如二次淬火處理、包覆工藝等,使用較多的為包覆工藝,使用的包材為SiO2等材料,但即便采用這樣的工藝,往往其熱穩定性能特別是反映在WLED光輸出冷熱比中還是會差強人意。一般當熒光粉在封裝過程中與封裝膠混合時,可能會在顆粒表面與膠體的接觸面上存在一定的空隙,里面可能含有未排出去的空氣,致使成品在受熱時,熱穩定性能存在影響,為了解決此問題。有相關廠家提出了一種全新的后處理工藝,通過一定的包覆手段在熒光粉顆粒表面包含一層特殊的物質,經過特殊處理后的熒光粉放入水中會迅速凝聚成一個大的顆粒,從而防止水分進入,經過此工藝處理的顆粒,在與封裝膠體結合時,封裝膠體會緊密的包裹在顆粒的表面上,不存在有空隙的問題,增大粉膠相容度,理論上來說,可以提升WLED光輸出冷熱比[6]。</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2018-04/1524205463_20349.jpg" /></p> <p style="text-align: center;"> &diams; 圖1.8 RF-G和CRF-G的熱淬滅性能</p> <p style="text-align: justify;"> 本文采用2835的封裝形式,目標參數為Ra=80-82,CCT=3000K,采用相同的封裝方案,驗證改善粉膠相容度與未改善粉膠相容度的熒光粉對WLED光輸出冷熱比的影響,前述兩者分別表示為CRF-G和RF-G。圖1.8表示RF-G和CRF-G的熱淬滅性能,可以看出隨著溫度的升高熒光粉的發光亮度呈現出不斷降低的趨勢,其中CRF-G的遞減幅度比RF-G要小,說明就熒光粉本身而言,CRF-G的熱穩定性要優于RF-G。</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2018-04/1524205468_71838.jpg" /></p> <p style="text-align: center;"> &diams; 圖1.9 RF-G和CRF-G的WLED光輸出冷熱比關系</p> <p style="text-align: justify;"> 本文就粉膠相容度對WLED光輸出冷熱比的影響,采用2835的封裝形式,目標參數為Ra=80-82,CCT=3000K,采用相同的封裝方案,驗證改善粉膠相容度的粉體對WLED光輸出冷熱比的影響,圖1.9表示改善的粉膠相容度的CRF-G和未改善粉膠相容度RF-G的WLED光輸出冷熱比的關系,隨著溫度的升高成品燈珠光通量的WLED光輸出冷熱比在不斷較小,CRF-G和RF-G在成品中的衰減幅度RF-G最大,CRF-G次之,說明CRF-G的WLED光輸出冷熱比較好,RF-G的WLED光輸出冷熱比較差,因此粉膠相容度對WLED光輸出冷熱比存在影響,經過改善粉膠相容度的熒光粉相比未改善粉膠相容度的熒光粉在WLED光輸出冷熱比要好。</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>3.4 熒光粉形貌對WLED光輸出冷熱比的影響</strong></p> <p style="text-align: justify;"> 熒光粉的顆粒形貌的完整度、光滑度對其穩定性存在一定的影響。在高溫固相法的合成工藝中,固態粉體在高溫高壓氣體保護的環境下,會發生相變,由固相轉為固溶態從而發生固相反應,最終在最佳的合成溫度和最佳的合成時間的條件下,形成新的固相結晶體,此物相要經過破碎工藝,形成一定顆粒大小的熒光粉,破碎工藝一般在球磨機中進行,延長破碎時間和增大球磨轉速致使最小顆粒表面產生破碎痕跡、粘上一定的破碎屑或是顆粒直接被劈成片狀,使得粉體顆粒形貌完整度、光滑度不一。通過非正常球磨破碎工藝,使熒光粉的顆粒形貌為不規則或顆粒表面有裂痕,如圖2.0所示左圖為經過強烈球磨破碎的熒光粉顆粒形貌,右圖為正常破碎工藝的熒光粉的顆粒形貌,通過前述分析,可以推斷強烈破碎相比正常破碎的顆粒的熱穩定性要好</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2018-04/1524205473_88434.jpg" style="height: 219px; width: 550px;" /></p> <p style="text-align: center;"> &diams; 圖2.0左圖和右圖分別為GRF-N和GRF-V的SEM形貌</p> <p style="text-align: justify;"> 本文采用2835的封裝形式,目標參數為Ra=80-82,CCT=3000K,采用相同的封裝方案,驗證經過強烈破碎處理工藝與正常破碎處理的熒光粉對WLED光輸出冷熱比的影響,前述兩者分別表示為GRF-N和GRF-V。圖2.1表示GRF-N和GRF-V的熱淬滅性能,可以看出隨著溫度的升高熒光粉的發光亮度呈現出不斷降低的趨勢,其中GRF-V的遞減幅度比GRF-N要小,說明就熒光粉本身而言,GRF-V的熱穩定性要優于GRF-N。</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2018-04/1524205479_43192.jpg" /></p> <p style="text-align: center;"> &diams; 圖2.1 GRF-N和GRF-V的熱淬滅性能</p> <p style="text-align: justify;"> 本文對強烈破碎處理工藝與正常破碎處理工藝對WLED光輸出冷熱比的影響,采用2835的封裝形式,目標參數為Ra=80-82,CCT=3000K,采用相同的封裝方案,驗證強烈破碎處理工藝與正常破碎處理對冷熱態的影響,圖2.2表示后處理工藝的CRF-N和GRF-V的WLED光輸出冷熱比關系,隨著溫度的升高成品燈珠光通量的冷熱態比值在不斷減小,CRF-N和RF-V在成品中的衰減幅度GRF-N較大,CRF-V次之,說明GRF-V的WLED光輸出冷熱比較好,GRF-N的WLED光輸出冷熱比較差,因此強烈破碎處理工藝對WLED光輸出冷熱比存在影響,經過強烈破碎處理工藝的熒光粉相比正常破碎處理工藝的熒光粉的WLED光輸出冷熱比要差。</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2018-04/1524205485_67944.jpg" /></p> <p style="text-align: center;"> &diams; 圖2.2 GRF-V和GRF-N的WLED光輸出冷熱比的關系</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>4 結論<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> 本文采用SMD 2835的封裝形式,采用不同材質的熒光粉、不同離散系數的熒光粉、不同粉膠相容度的熒光粉以及不同形貌的熒光粉作為黃綠粉進行封裝實驗,可以得出如下結論:采用LUAG材質、小離散系數、較好粉膠相容度、良好顆粒形貌的熒光粉封裝的LED光源的光輸出冷熱比更佳。</p> <p style="text-align: justify;"> 因此,熒光粉的物理特性對WLED光輸出冷熱比存在影響。此研究結論作為粉體管控和優化產品的依據。同時對WLED的產品設計具有理論指導意義和實際的參考價值。</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>參考文獻<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> [1] 金尚忠,張在宣,郭志軍,等.白光照明LED 燈溫度特性的研究[J]. 發光學報,2002,23(4):399402.<br /> [2] 李柏承,張大偉.功率型白光LED封裝設計的研究進展[J]. 激光與光電子學進展,2009,46(9).<br /> [3]李建宇. 稀土發光材料及其應用[M]. 北京: 化學工業出版社, 2003.<br /> [4] R.D.SHANNON.Revised Effective Ionic Radii and Systematic Studdies of Interatomic Distance in Halides and Chalcogendes [J].Acta Cryst.(1976).A32,751.<br /> [5]劉光華. 稀土固體材料學[M]. 北京: 機械工業出版社, 1997.<br /> [6]馬林、胡建國等. YAG∶Ge3+發光材料合成的助熔劑研究[J].發光學報,2006,27(3).</p> <p style="text-align: right;"> 作者:肖海濤,裴小明,蔡杰<br /> 來源:深圳市瑞豐光電子股份有限公司</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>如需獲取更多資訊,請關注LEDinside官網(www.mkrqow.icu)或搜索微信公眾賬號(LEDinside)。<br /> <br /> </strong></p> 白光LED 熒光材料 Fri, 20 Apr 2018 14:04:35 +0800 43330 at http://www.mkrqow.icu 智能照明邁入人因照明的時代,其關鍵點是這個…… knowledge/20171129-42511.html <p style="text-align: justify;"> 飛利浦和歐司朗等多家巨頭已經花費了近幾年的時間,推出了多個聯網照明解決方案,這些解決方案將是LED照明發展的決定性要素。但是,照明行業在&ldquo;智能&rdquo;領域內繼續快速增長,有兩個關鍵因素。第一,行業必須有一個標準化和可互操作的開放平臺,能適用大多數照明控制;第二,制造商不能忽視從傳統照明轉向數字照明的成本,并在可能的情況下繼續提高效率。</p> <p style="text-align: justify;"> 原因就在于智能手機。傳統上,我們使用開關、傳感器和壁式控制器來控制照明,但是,人們越來越希望隨時隨地通過智能手機對遠程設備的狀態進行監控及控制。</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>智能手機控制的重要性<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> 隨著時間的推移,智能手機和其他移動設備的重要性無疑將增長。這些技術已經成為我們日常生活的控制中心,使我們能夠在旅途中工作,并通過社交媒體管理我們的社交生活。照明已經成為我們生活的另一部分,可以通過移動設備來控制。</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>智能手機如何連接照明<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> 有三個不同的連接&ldquo;層&rdquo;(C1,C2和C3),它們定義了智能手機如何連接照明的方式。每一&ldquo;層&rdquo;的解釋主要基于低功耗藍牙(BLE)技術,因為它具有巨大的潛力,以及在整個行業中接受度很高。</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2017-11/1511924977_76627.jpg" /></p> <p style="text-align: center;"> 圖1. 數字照明轉型</p> <p style="text-align: justify;"> 首先介紹一下,傳統的照明(C0)通常由Triac或0-10V調光器控制,向每個燈具的LED模塊驅動器提供控制信號。</p> <p style="text-align: justify;"> 在第一層(C1)中,可以將一個專用控制器添加到現有的驅動器中,在C0頂部配備低功耗藍牙(BLE)的傳感器或開關,讓智能手機直接控制照明,無需云服務器。在這種C1模式中,多個智能手機控制可以使用戶相互共享照明控制。</p> <p style="text-align: justify;"> 第二層(C2)將云添加到組合中,這意味著用戶在照明上記錄數據,例如,哪個燈在哪個時間亮、亮多少燈、用多少電力等等。生成的數據可以在預設的基礎上輕易地實現。</p> <p style="text-align: justify;"> 而對于第三層和最后一層(C3),添加了Wi-Fi / BLE橋,使人們能夠通過BLE網格范圍內的云來控制其照明。這種類型的設置使人們能夠在任何時間、任何地點遠程確認照明狀態或配置設置,或者在智能空間中設置最合適的配置。</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>聯網如何使智能手機成為智能照明的中心<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> 上面提到的這三層在照明控制中越來越普遍,原因有幾個。第一個原因是協議的演變,即藍牙,現在可以通過低功耗藍牙(BLE)來適應智能技術。BLE與ZigBee完全不同,ZigBee不支持智能手機的直接控制,但卻是當今很多IoT活動的中心,特別是在終端節點。但是,BLE可以支持網格技術,并可以直接控制物聯網應用,這對于智能家居等高密度終端節點應用來說非常重要。</p> <p style="text-align: justify;"> DALI、ZigBee和藍牙等標準化已經在進行中,因為它們作為照明網絡、傳感器網絡和無線電話網絡的核心連接方法扮演重要角色。因此,大多數即將推出的解決方案將基于標準化的硬件和固件,這樣數字照明行業的所有參與者都可以參與開發可行的端到端解決方案。到2017年下半年,大多數新的智能照明產品將基于DALI 2.0、ZigBee 3.0和藍牙5.0。</p> <p style="text-align: justify;"> 第二個原因是由于移動網絡的提升和普及,從2G向3G和4G、LTE發展。這些改進確保智能手機可以輕松連接到云端,用戶可以從任何位置實時控制照明。 就信息服務使用的安全性和靈活性而言,智能手機控制科更適用于開展個性化的按需服務,例如醫療保健服務,可通過密碼或生物識別技術進行身份識別,而支付過程將更容易、更安全。</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>開放平臺是成功的關鍵<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> 由于高成本和高售價,LED制造商沒有辦法構建完整的專有聯網照明解決方案。換句話說,聯網照明的好處在這個時候沒有超過成本。因此,為了降低成本,LED行業必須有一個簡單開放的平臺標準,制造商可以建立自己的智能照明解決方案。隨著成本節約更大和無縫集成機會的增加,照明設備制造商可以基于開放標準平臺自由設計LED照明系統,并且自行增強新安裝的系統。另外,以人為本的照明應該建立在同一個平臺上,在PAN和BAN中可以使用更復雜的頻譜控制和附加的網絡設備。</p> <p style="text-align: justify;"> 在開放平臺上,制造商應該考慮嘗試一些無縫智能照明的例子,以減少決策者的阻力,并加速智能照明的廣泛采用,如圖2所示。在美國,LED照明制造商可以安裝可調光驅動器以改善LED照明,或繼續使用像Triac或0-10V的傳統調光器。利用現有的LED照明系統,可以增加一個BLE啟用的調光器或BLE啟用的智能調光器來代替Triac / 0-10V調光器。這樣,智能手機能夠在住宅空間中更靈活地使用遙控技術。使用反向兼容的智能驅動程序,現有的控制器可以匹配到新的色溫可調驅動器。此外,LED模塊、驅動器和控制器可以合并到一個單板(或稱為&ldquo;S-engine&rdquo;的智能引擎)中,以將成本降低到可接受的水平。</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2017-11/1511924981_48086.jpg" /></p> <p style="text-align: center;"> 圖2. 用于C1控制的無縫選項</p> <p style="text-align: justify;"> 無縫連接的分步方法是基于BLE解決方案或使用BLE-ZigBee&ldquo;組合&rdquo;解決方案。通過使用BLE-ZigBee組合單片解決方案,就可以輕松采用簡單、經濟高效的方法。</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2017-11/1511924985_75291.jpg" /></p> <p style="text-align: center;"> 圖3. 啟用BLE的解決方案和BLE-ZigBee組合解決方案</p> <p style="text-align: justify;"> 總的來說,照明制造商在選擇數字照明方面的優勢非常明顯。為了直觀地說明這一點,如圖4所示。將藍牙添加到現有的Triac / 0-10V架構中需要增加成本,但這比將智能功能添加到現有調光器又更便宜。還有一個方法能節省更多能源:將BLE添加到開關和傳感器,并分析使用智能控制的條件,同時保持規范一致性。</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2017-11/1511924989_82421.jpg" /></p> <p style="text-align: center;"> 圖4. 逐步解決方案有明顯的市場適應性</p> <p style="text-align: justify;"> 另外,通過對任何家用電器啟用多個電話控制,初始投資可以變得更加成本高效,當控制設備處于遠程控制模式時特別有用。</p> <p style="text-align: justify;"> 除了上述逐步選擇之外,新的多方面解決方案將支持最新的控制標準DALI 2.0、BLE 5.0(網格)和ZigBee 3.0。 此外,2ch 0-10V調光將可用于白色可調應用,并包括電能計量以改善能源管理。</p> <p style="text-align: justify;"> 在本文中,仔細評估了智能照明和以人為本的照明解決方案發展背后的驅動力,以及如何加速其采用率。將藍牙智能方法(或低功耗藍牙)與優化的網格和無縫端到端控制選項相結合,可能是將聯網轉到以人為本的照明的最有效方式。為此,基于標準DALI、ZigBee和BLE協議的無縫解決方案目前似乎是最好和最有希望的方法。</p> <p style="text-align: justify;"> 鼓勵照明制造商采用這種方法是智能照明時代能否繁榮的關鍵。今年,LED照明的早期數字化將首先基于無縫選項的方式實現。下一代端到端解決方案可望在以后實現,加速從智能照明向以人為本的照明過渡。(編譯:LEDinside James)</p> <p style="text-align: justify;"> &nbsp;</p> <p style="text-align: justify;"> &nbsp;</p> <p style="text-align: justify;"> 如需轉載,需本網站E-Mail授權。并注明&quot;來源于LEDinside&quot;,未經授權轉載、斷章轉載等行為,本網站將追究法律責任!E-Mail:service@ledinside.com</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>如需獲取更多資訊,請關注LEDinside官網(www.mkrqow.icu)或搜索微信公眾賬號(LEDinside)。<br /> </strong></p> 歐司朗 智能照明 數字照明 飛利浦照明 Wed, 29 Nov 2017 11:07:19 +0800 42511 at http://www.mkrqow.icu LED照明不能只考慮色溫,小心成了反效果 knowledge/20171120-42449.html <p style="text-align: justify;"> 人因照明 ( Humans Factor In Lighting ),也可以稱為舒適照明,是指光照隨著人的作息而調整,而這種照明理念起源于歐洲,目的是為了讓人能生活在舒適的照明環境。LED屬于易調控的光源,可以配合生物生理周期而調整光照,但仍需考量到光譜分布和色溫條件。<br /> &nbsp;<br /> 照明雖非影響晝夜節律 ( Circadian Rhythm ) 的唯一因素,卻是關鍵因子。有科學家認為,照明能夠影響人的情緒、健康和能量。<br /> &nbsp;<br /> <strong>LED人因照明的利弊</strong><br /> &nbsp;<br /> 而LED應用于人因照明有其利也有其弊,像是藍光屬于冷白光,接近自然光,有助于集中精神,可以應用于學生教室、辦公室;但是長時間受藍光照射同時也會抑制褪黑素 ( melatonin ) 的生長,并影響睡眠質量、免疫系統,還有可能造成身體病變如癌癥。<br /> &nbsp;<br /> 根據科學研究,藍光可以控制胰島素的多寡,因此若在夜間長期受藍光照射,會造成胰島素抵抗 ( insulin resistance ) 現象,也就是胰島素降低、無法控制血糖,而這種現象會導致肥胖、糖尿病、高血壓等疾病。<br /> &nbsp;<br /> <strong>照明設計不能只考慮色溫</strong><br /> &nbsp;<br /> 在設計LED照明時應考慮到光譜能量分布還有色溫,色溫以絕對溫度K為單位,代表不同光源的光譜成分。藍光的色溫落在5300K以上,屬于中高色溫,有明亮感;相反地,紅光、黃光屬于暖色光,色溫在3300K以下,讓人有溫暖、健康和使人放松的感覺,適合居家用。</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2017-11/1511142159_68312.jpg" style="width: 512px; height: 135px;" /><br /> <br /> (via wiki By Bhutajata CC BY-SA 4.0 )</p> <p style="text-align: justify;"> 但是相同色溫的條件下,也會因為不同觀看者和其他條件如氣候、環境等因素影響,而有不同的光譜分布。因此,Benya Burnett照明設計公司的顧問Deborah Burnett認為 ,光譜的能量分布 ( Spectral energy distribution,SED ) 才是影響人眼和身體的關鍵因素。<br /> &nbsp;</p> <p style="text-align: justify;"> <br /> <br /> <strong>如需獲取更多資訊,請關注LEDinside官網(www.mkrqow.icu)或搜索微信公眾賬號(LEDinside)。</strong></p> LED照明 Mon, 20 Nov 2017 09:41:56 +0800 42449 at http://www.mkrqow.icu 智能照明控制協議這么復雜,OEM廠商該如何選擇? knowledge/20171018-42245.html <p style="text-align: justify;"> <em>PATRICK DURAND表示,基于開放標準的照明控制可以解決照明OEM廠商對系統的復雜性和可擴展性、燈具和控制組件的互操作性、以及室內商業照明應用靈活性方面的擔憂。<br /> </em></p> <p style="text-align: justify;"> 當照明OEM廠商投標項目時,往往會被要求在建議書中包括一套兼容的照明控制系統(通常來自第三方照明控制供應商),其中控制系統的要求是專門指定給照明OEM廠商的。到目前為止,許多照明OEM廠商都很被動地回應這些要求,而沒有制定出一套關于照明控制的正式的主動策略。</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>我們應不應該等一套全球照明控制標準?<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> 未能積極實施照明控制策略的主要原因在于困惑,困惑于采用哪種技術,困惑于投資于哪個供應商,尤其是對于室內商業和辦公環境的照明控制系統而言。大多數照明OEM廠商沒有時間、資源或專業知識來評估所有照明控制技術的優點。</p> <p style="text-align: justify;"> 對于住宅照明控制(即智能燈泡)而言,主流協議很明確,ZigBee Light Link在這方面是贏家,多個照明OEM廠商支持該協議。但是,對于室內商業和辦公照明控制而言,技術選擇仍然在變化中(圖1)并且數量不斷增長。許多照明OEM廠商正在選擇等待一個主導的或事實上的標準,以避免在早期階段選擇不當的技術。</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src=" //img.ledinside.cn/led/2017-10/1508293752_51834.jpg" /></p> <p style="text-align: center;"> 圖1. 照明控制技術選項很多,這對于要求開發兼容控制系統的OEM廠商來說可能很困惑。</p> <p style="text-align: justify;"> 一項主導的全球標準缺少,有三個主要原因。第一個原因是主要照明控制技術和/或主要LED驅動器調光信號因地區而異。例如,0-10V是北美主要的LED驅動器調光信號,而DALI(數字可尋址照明接口)和脈寬調制(PWM)分別在歐洲和日本占主導地位。從樓宇自動化系統的角度來看,雖然BACnet似乎是一個主導的全球協議,但KNX在歐洲非常受歡迎。因此,照明OEM廠商為了適應各個地區的終端客戶,很難依靠單一技術。</p> <p style="text-align: justify;"> 第二個原因是照明控制設備因復雜性而異。一方面,一些裝置只簡單地要求一個感應傳感器根據是否有人在房間里,向LED驅動器提供信號,決定是打開或者關閉。如果在整個建筑物的不同房間中有多個裝置,沒有網關將它們連接到集中式控制系統,這些簡單的系統就會獨立運作。另外一方面,現在有集中的照明控制系統,管理、監控和控制整個建筑物,甚至整個城市、整個國家、或全球多個建筑物的照明。通常用于制造這些簡單與復雜系統的技術類型往往會有顯著的差異。因此,這對于依賴單一照明控制技術的OEM廠商來說,也是另一個挑戰。</p> <p style="text-align: justify;"> 第三個也是最有影響力的原因是照明OEM廠商對于任何給定的項目不會指定照明控制技術。這是決策者、建筑師、建筑物所有者或建筑經理的責任。</p> <p style="text-align: justify;"> 考慮到這些挑戰,在選擇照明控制技術以開發主動照明控制策略時,照明OEM廠商該做什么呢?許多照明OEM廠商的答案是等,因為標準和復雜性待定。實際情況是存在許多選擇,根據應用,可以評估某些標準來確定要實現的最佳解決方案,最終贏得訂單。選擇照明控制技術,要根據以下五個標準:靈活性、互操作性、簡單性、可擴展性和成熟的技術。</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>靈活性和互操作性<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> 所有照明控制技術都屬于兩大技術類別之一:專利技術或開放技術。使用專利技術的特定供應商的產品只能與同一供應商的其他產品配合使用。開發專利技術的照明控制公司由于其技術驅動的價值主張或由于其強大的市場渠道(特別是對于成熟的公司),一直遵循這一業務模式。專利技術可以適用于具有良好技術適應性的特定照明控制項目,或者專利技術被直接指定為照明控制解決方案。</p> <p style="text-align: justify;"> 相比之下,開放技術基于開放或公共的標準,允許多家公司開發使用相同基本協議的產品;來自不同供應商的產品可以相互操作為系統工作(圖2)。因此,開放技術為照明OEM廠商提供了靈活性,可在多家供應商之間進行選擇,根據功能、外形尺寸和定價混合和匹配各種解決方案,以滿足最終客戶的照明控制要求。</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src=" //img.ledinside.cn/led/2017-10/1508293756_64920.jpg" style="height: 326px; width: 400px;" /></p> <p style="text-align: center;"> 圖2. 照明控制的開放標準可以將使用相同協議的多個供應商設計的不同產品和建筑系統結合在一起。</p> <p style="text-align: justify;"> 對于室內商業和辦公環境中的照明控制,有兩種主要的開放技術:EnOcean和ZigBee。EnOcean是第一個也是唯一的針對超低功耗和能量采集解決方案進行優化的ISO / IEC無線標準(14543-3-10)。因此,使用EnOcean技術的照明OEM廠商可以獲益,無需電源和電池,提供無線開關和傳感器。EnOcean機械能采集模塊能夠將機械能(如手指按壓開關的機械能)轉化為電能,供給模塊工作,可應用于無線無源開關等產品中。EnOcean Alliance目前擁有來自世界各地350多名成員,共有1300多種互操作的產品。</p> <p style="text-align: justify;"> ZigBee基于IEEE 802.15.4標準,802.15.4定義了物理層和MAC層,而ZigBee定義了網絡層和應用層。所有基于ZigBee或基于802.15.4的照明控制供應商(除了一個)要定制ZigBee或開發基于802.15.4的專利協議。這是由于ZigBee在室內商業和辦公照明環境中固有的復雜性。實際上,ZigBee更像專利協議,因為使用ZigBee或802.15.4的大多數照明控制產品都不能在供應商之間互操作。 唯一的例外是一家將ZigBee所需的額外智能納入其網關的供應商。因此,來自不同供應商的非定制ZigBee的端點節點(交換機,控制器,傳感器)可以與該供應商的網關互操作,但這又限制了照明OEM廠商對網關供應商的選擇。</p> <p style="text-align: justify;"> 圖3示出了建筑師、建筑物所有者或建筑物管理者從調光控制、標準通信和樓宇自動化系統(BAS)的角度指定的各種選項。例如,一項給定的項目可能要求照明控制系統支持具有占有和采光傳感器的BACnet BAS,其中燈具必須由DALI信號控制。或者,規格可以指出,照明控制系統必須通過智能手機和平板電腦進行控制和監控,其中燈具由0-10V信號控制。如果照明OEM廠商所選擇的技術或供應商不夠靈活,那么照明OEM廠商最終將被迫使用多個供應商的多種技術。這給資源造成了壓力,特別是照明OEM廠商的銷售和銷售代表團隊,他們必須將照明設備和控制解決方案給到終端客戶。</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2017-10/1508293761_96101.jpg" style="height: 370px; width: 400px;" /></p> <p style="text-align: center;"> 圖3. 在基于開放技術的系統中,使用現有的可互操作的組件,可以實現照明控制的靈活性。</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>簡單性和可擴展性<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> 一些終端客戶,如建筑業主和建筑經理,不想要并入一套BAS或集中照明控制系統,這些系統可以通過計算機或移動設備來控制、設定和監控。相反,這些終端客戶更愿意將照明控制解決方案限制在LED驅動器的開關、傳感器和控制器(通常為0-10V繼電器和DALI控制器)上,不需要網關或復雜的網絡設備。 換句話說,這些終端客戶希望在每棟建筑物內的每個房間提供簡單的獨立照明控制系統。</p> <p style="text-align: justify;"> 目前,對于簡單的獨立照明控制系統,有兩個主要的選項:第一個是來自一個完善的專有照明控制供應商,另一個是EnOcean技術。相反,當前可用的基于ZigBee或802.15.4的照明控制系統需要使用網關或網絡設備。使用獨立系統,操作可以像按下無線開關上的按鈕、像按下無線控制器上的按鈕一樣簡單。還有一些帶有無線USB加密狗的操作選項,用于帶有PC軟件的一些照明控制系統,以微調某些無線設備(即傳感器和控制器)設置。</p> <p style="text-align: justify;"> 假設,在安裝簡單的獨立照明控制系統之后幾個月或幾年,大廈的所有者或經理決定使用BAS,或者想要以PC /智能手機/平板電腦進行集中照明控制、設定和監控。EnOcean技術可以無縫、輕松地從簡單的獨立系統轉換為可擴展的網絡系統,而無需更改現有的照明控制系統(圖4)。基于ZigBee和基于802.15.4的照明控制系統可擴展到一棟完整的建筑物,甚至多棟建筑,但起點始終需要網關或網絡設備。</p> <p style="text-align: center;"> <img alt="" src="//img.ledinside.cn/led/2017-10/1508293766_24696.jpg" /></p> <p style="text-align: center;"> 圖4. 在這個例子中,EnOcean通過單一技術可以支持簡單、可擴展的照明控制系統。</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>經過驗證的控制技術和支持<br /> </strong></p> <p style="text-align: justify;"> 建筑業主和建筑經理通常不希望他們的建筑成為新興技術的一個測試場所。因此,照明OEM廠商為項目推廣的照明控制技術必須是一項成熟的技術。</p> <p style="text-align: justify;"> 領先的ZigBee和802.15.4照明控制供應商各自擁有數百到數千個建筑物的用戶基數。EnOcean聯盟表示,EnOcean技術已經在世界各地的35萬多棟建筑中安裝。</p> <p style="text-align: justify;"> 雖然ZigBee和802.15.4技術非常可靠,在實際場景中也已經得到了證實,但是EnOcean技術在國際市場上的保有量可能會增加照明OEM廠商在世界不同地區不斷贏得項目的機會。因此,隨著越來越多的照明OEM廠商在多個市場上銷售其燈具,照明OEM廠商可以不必根據項目的位置來了解和推廣不同技術。(編譯:LEDinside James)</p> <p style="text-align: justify;"> &nbsp;</p> <p style="text-align: justify;"> &nbsp;</p> <p style="text-align: justify;"> &nbsp;</p> <p style="text-align: justify;"> 如需轉載,需本網站E-Mail授權。并注明&quot;來源于LEDinside&quot;,未經授權轉載、斷章轉載等行為,本網站將追究法律責任!E-Mail:service@ledinside.com</p> <p style="text-align: justify;"> <strong>如需獲取更多資訊,請關注LEDinside官網(www.mkrqow.icu)或搜索微信公眾賬號(LEDinside)。<br /> </strong></p> 智能照明 Wed, 18 Oct 2017 10:09:36 +0800 42245 at http://www.mkrqow.icu 平特三连肖稳赚网站