第一篇：大功率LED灯散热器介绍
大功率LED灯散热器介绍
所谓led(Light-emitting Diode的缩写)灯是指采用半导体发光二极管技术做为发光源的一种新型环保照明产品。LED 灯具有省电节能，易控制、免维护、安全环保、使用寿命长等特点，其使用寿命可达50,000-100,000小时，远超过传统钨丝灯泡的 1,000 小时及萤光灯管的10,000 小时。LED作为一种新型的节能、环保绿色光源产品，必然是未来发展的趋势。
不过目前LED灯具产品尚有不足，除价格较高外，发光效率偏低，工作时会产生较多的热量，需要散热器将热量导出并散发到环境中，否则将会影响LED的寿命甚至无法工作。
一.普通照明大功率LED灯具(1W以上)介绍
1.常见类型——球泡灯、射灯、蜡烛灯、管灯、吸顶灯、路灯、车灯等，并根据接口的规格不同有很多型号(部分灯具样品如下图)：
2.构成——通常包括灯罩、LED灯板、散热器、驱动电源、接口、绝缘胶或套(一般用
于金属散热器)等(如下图示)：
二.LED散热器的作用及工作原理介绍
散热器的主要作用是将LED芯片工作中产生的热量不断导出并散发到环境中，使芯片的温度保持在所要求的范围内，从而保证LED灯能够正常工作。散热器的好坏主要取决于散热器的热阻，热阻越小，相同条件下LED灯结温越低，LED结温越低，芯片使用寿命就会越长。散热器的热阻应该包括导热热阻和散热热阻两部分。对于一定形状的散热器，导热热阻主要与散热器材料的导热系数有关，导热系数越大，导热热阻越小，导热效果越好;在一定环境条件下，散热热阻主要取决于散热器的散热面积以及散热器表面材料的辐射系数，散热面积越大、辐射系数越高，散热热阻越小，散热效果越好。因此，LED灯具散热器必须具有一定的散热面积，同时制作散热器的材料必须具有一定的的导热性和较高的热辐射系数;另外，导热材料本身还应具有重量轻、易加工、价格低等特点。
三.常见LED散热器不同材质介绍
所谓LED散热器就是能够将LED芯片工作中产生的热量快速地导出并散发到环境中的一个元件，因此作为散热器仅具有一定的散热面积是不行的，制作散热器的材料必须具有一定的导热性，也就是要具有较高的热导率，才能将芯片产生的热量不断导出，并最终散到环境中;当然对于导热材料，除了导热性外，还应当具有比重小、价格低、强度高、容易加工等
特点。
常用材料通常包括金属材料，无机非金属材料和高分子材料三大类，其中高分子材料又包括塑料、橡胶、化学纤维等。导热材料一般为金属和部分无机非金属材料。在常见金属中，铝和铜的导热系数比较高，但铜的价格高，比重大，加工性不如铝，而铝质散热器完全能满足LED散热的要求，因此在LED金属散热器中以铝质散热器为主，铜质散热器并不多见，另外也有少量散热器是铁质的。导热性好的无机非金属材料加工前一般多为粉末状，需要经过特种工艺加工成型，加工成散热器后基本为陶瓷状;有些无机非金属材料导热系数很高又非常绝缘，但价格很高，如金刚石、氮化硼、氮化铝等;有些虽然导热系数高但不绝缘，类似金属，如石墨、碳纤维等;并且将无机非金属粉末加工成形状复杂的陶瓷散热器是非常困难的，因此，虽然陶瓷LED散热器是有应用的，但存在很大的局限性，需要进一步完善和提高。高分子材料本身导热性是比较差的，但如果将导热性好的金属粉末或非金属粉末添加到塑料或橡胶中，制成导热塑料或橡胶等，其导热性会大幅提高。导热橡胶因其特有的弹性，是其它导热材料无法替代的，因此在某些领域已经广泛应用，但因其刚性较差，作为散热器材料可能不太合适，目前尚未见相关报道;导热塑料单独或配以金属嵌件做成的LED散热器是最近开发成功的新一代LED散热产品，如果设计得当，可以达到压铸铝散热器的散热效果，并且外表面绝缘，使用更加安全，是今后LED散热器发展的方向。下面就几种常见不同材质的LED散热器简单作一介绍。
1.铝质散热器——目前较常见的LED散热器主要是铝质散热器，一般包括压铸铝和拉伸铝散热器两种。主要原因是金属铝的导热系数较高，比重小，易加工，价格便宜等。其中压铸铝散热器是目前最常用的，其导热系数70-90W/m.K，外形较美观，形状可多变，价格适中;缺点是本身不绝缘，为了安全需要增加绝缘胶或套，而绝缘胶或套一般导热较差，对散热是不利的，同时成本也会增加。另外，压铸铝散热器模具成本高，不利于新品的开发;生产过程需要消耗较多的能源，并且二次加工成本偏大。拉伸铝散热器导热系数200W/m.K左右，导热很好，一次加工成本较低，但往往需要二次加工，二次加工成本较高，而且形式较单一，同样需要增加绝缘处理，目前主要用于路灯及较大功率的室内LED照明。
2.导热塑料散热器——由国外几家大公司开发出的导热塑料LED灯具散热器，不仅解决了铝质散热器本身不绝缘的问题，而且散热器的重量也有所减轻。目前生产LED散热器导热塑料的公司主要有荷兰的帝斯曼，美国的SABIC，日本的 东丽公司等。导热塑料主要是由尼龙、PBT等耐热性好的塑料加入高导热的无机填料，如氮化铝、氮化硼等组成;其本身导热系数并不是很高，一般只有1-6W/m.K左右，用导热塑料单独制成的LED散热器散热性也不是很好，只能用于较小功率的LED产品，因此实际上导热塑料散热器一般是由导热塑料和内嵌铝件两部分组成。铝件采用冲压铝材，导热系数200W/m.K以上，这种铝塑复合散热器的散热性甚至可以与压铸铝散热器的散热效果接近或相当，加工也相对容易。但是，现有导热塑料的售价是相当高的，约合200-300元人民币/Kg，制成散热器的价格也比压铸铝散热器高，虽然在一些生产LED灯具的大公司如飞利浦公司等有一定应用，但近期是无法大量替
代铝质散热器的。
3.Thertrans导热塑料散热器——最近由上海合复新材料科技有限公司独立开发完成的导热塑料散热器Thertrans是由该公司开发的导热塑料Therpoxy(已申请专利)和内嵌铝件(铝件材质同热塑性LED散热器)构成。Therpoxy导热塑料是由树脂加入部分导热填料及其它相关材料混合而成的一种导热塑料，其导热系数3.6W/m.K，价格每公斤100元人民币左右。该材料具有导热、绝缘、阻燃、耐热、环保、耐老化、易成型、重量轻、价格较低等特点。其中阻燃可达到UL94V01.3mm，环保已完成ROHS认证，表面耐击穿电压4000V以上。Thertrans导热塑料散热器外形美观，试样多变，可用注塑机加工成型，其重量比相同形状压铸铝散热器低三分之一左右，而且不必另外增加绝缘处理，甚至可以将螺纹口等与散热器一起成型，有效减少了LED灯具生产厂家的组装工序及成本。从测试结果看，Thertrans导热塑料散热器的散热效果可以和相同形状压铸铝散热器接近、相当甚至略好，说明Thertrans散热器的综合导热系数与压铸铝相差不大，或者说相同形状的Thertrans导热塑料散热器和压铸铝散热器的热阻基本一致。
Thertrans导热塑料散热器的导热机理是LED产生的热量首先通过铝基板迅速传导给内嵌铝件，再由铝件通过导热塑料传导到散热器外表面，最后散热器外表面的热量通过对流和热辐射等方式散发到环境中。另外一般塑料的热辐射系数都高于金属铝，因此导热塑料散热器表面到环境辐射散热的效果应该好于相同外形的铝质散热器，即导热塑料散热器的辐射散
这种Therpoxy导热塑料还可以通过加工设备快速封装LED驱动电源，或将散热器与驱动电源一体成型，这样一方面可以有效地改善电源本身的散热问题，另一方面封装好的驱动电源可方便拆卸、更换。导热塑料Therpoxy也可用于其它需要散热的场合。
四.LED散热器热阻分析
通常所说的热阻一般是指反映阻止热量传递能力的一个综合参数。热阻的大小是反应LED散热器散热性好坏的关键，热阻越小，散热器导热、散热效果越好。
散热器的热阻是指散热器到环境的总热阻，它由散热器内部热量传导过程中的导热热阻和散热器外表面向周围环境通过对流和辐射方式散热过程的散热热阻两部分组成。下面就LED散热器各部分热阻及其影响因素分别加以讨论：
1.散热器本身导热热阻
散热器导热热阻可用以下公式计算：
R导=(T1-T2)/W(热阻单位为 ℃/W)⑴
式中
R导——散热器本身导热热阻
T1——与铝基板接触点处散热器的温度
T2——散热器外表面平均温度
W——LED灯功率
另外，根据能量守恒定律，热平衡后LED灯产生的热量与散热器自身导出的热量是相等的，用公式表示为：Q产=Q导+Q罩(热量从灯罩散出的很少，为便于分析，在此忽略不计)，其中
Q产=a.W ⑵
Q导=b.s.(T1-T2)/L ⑶
式中
Q产——LED工作时产生的热量
Q导——散热器本身导出的热量
T1——与铝基板接触点处散热器的温度
T2——散热器外表面平均温度
a——LED产热系数
W——为LED灯实际功率
b——散热器材料综合导热系数
s——散热器平均传热面积
L——散热器热传导平均距离
对于特定散热器b、s、L是一定的，因此公式⑶可简化为Q导=m.(T1-T2)，其中m=b.s/L，经推导可知m.(T1-T2)=a.W，因此(T1-T2)=a.W/m，带入公式⑴可知R导=a/m，由此公式可以看出对于特定散热器，在LED灯源一定的情况下，散热器的热阻是一个定值。另外，在热阻计算公式中W代表的是LED的总功率，而LED在工作中一部分功率用于发光，一部分功率转变为热能，因此既然是计算热阻，公式中的W换成产热功率(a.W)更为科学，这样R导=1/m=L/(b.s),就是说散热器本身热阻与电阻一样，是一个仅跟散热器本身参数有关的常数，它与散热器平均传热距离成正比，与散热器平均传热面积、散热器材料导热系数成反比。
2.散热器表面到环境的散热热阻
散热器表面到环境空气的散热热阻可用下式计算：
R散=(T2-T3)/a.W ⑷
式中
R散——散热器表面到环境的散热热阻
T2——散热器外表面平均温度
T3——环境温度
W——LED灯功率
a——LED产热系数
散热器外表面向环境散热的方式主要以对流为主，其次为热辐射，热传导很小可以忽略不计。散热器的对流及辐射散热公式如下：
Q流=c.(T2-T3).S散 ⑸
Q辐=d.(T42-T43).S散(此式中T为绝对温度)⑹
式中
Q流——散热器表面到环境的对流散热
Q辐——散热器表面到环境的辐射散热
c——散热器周围环境的自然对流系数
d——散热器表面材料的辐射系数
S散——散热器外表面积
T2——散热器表面平均温度
T3——环境温度
根据能量守恒定律，LED灯热平衡后Q产=Q导+Q罩=Q散+Q罩=Q流+Q辐+Q罩(热量从灯罩散出的很少，为便于分析，在此忽略不计)，即a.W=c.(T2-T3).S散+d.(T42-T43).S散。
在一定环境条件下，对于特定散热器而言，对流系数、辐射系数是恒定的，散热面积也是一定的;对于恒定电源，产热功率是一定的，那么由以上公式可知(T2-T3)是一定的，因此散热器到表面环境的散热热阻是一定的。但如果灯源的产热功率(a.W)增大(或减小)，散热器外表面温度也会升高(或降低)，分析一下辐射散热公式可以知道，散热器外表面温度T2升高(或降低)的比例小于产热功率增加(或减小)的比例;因此散热器外表面到环境空气的热阻与产热功率有关，产热功率增加，散热器表面到环境的热阻应该略减小，相反，产热功率降低，散热器表面到环境的热阻会略升高。
对于不同散热器，在产热一定的情况下，由公式⑸、⑹可知散热面积、对流系数、辐射系数越大，(T2-T3)就越小，那么散热器热阻也越小。也就是说，散热器的散热热阻不仅与其本身的散热面积以及散热器表面材料的辐射系数有关，还与LED灯所处环境的通风情况也就是周围空气的自然对流系数有关，是一个可变量。
3.散热器(到环境)的总热阻
散热器的总热阻等于散热器本身导热热阻加上散热器表面到环境的散热热阻，散热器到
环境的热阻可通过以下公式计算：
R3=R1+R2=(T1-T3)/a.W ⑺
通过前面的分析可以知道，影响散热器总热阻的因素可以概括如下：
⑴.散热器本身参数的影响：散热器平均传热距离越短，散热器热阻越小;散热器平均传热面积越大，散热器热阻越小;散热器材料导热系数越大，散热器热阻越小;散热器散热面积越大，散热器热阻越小;散热器表面材料的辐射系数越大，散热器热阻越小
⑵.对流系数的影响：散热器周围环境通风越好，自然对流系数越大，散热器热阻越小
⑶.产热功率的影响：同一散热器，同样环境下，实际产热功率越大，散热器的热阻反
而略有减小。
所以散热器的总热阻不仅与散热器的散热面积、几何尺寸、表面材料的辐射系数等自身因素有关，还受LED的产热功率以及周围环境的对流系数等外部因素的影响，并不是一个恒定的数值。但一般来说，在自然对流情况下对流系数变化并不大，正常情况下LED产热功率的变化也不会太大，对热阻的影响应该很小。为便于分析和计算，我们在应用时可近似认为
散热器的总热阻是一定的。
五.散热器散热性测试方法介绍
在此选择形状相近的压铸铝和Thertrans导热塑料两款散热器进行测试，并对测试结果
进行分析、对比。
1.实验设备
四通道温度测试仪——精度0.1℃
感温线
数显温度计
电脑
2.测试样品
⑴ A19压铸铝散热器——市购(表面喷白漆)
⑵ TR-E101W Thertrans导热塑散热器(内置铝套)——上海合复复合材料科技公司(表
面喷白漆)
以上两款散热器尺寸基本相同，散热面积相当，如下图示
3.测试灯源——六颗灯珠(串联)LED(发光效率20%左右)
4.测试电源——5W直流驱动电源(测试时置于散热器外部)
5.温度计量点
* LED灯角温度——感温线与灯角锡焊(近似等同于结温)
* 铝基板下端面温度——感温线与铝基板螺丝连接(近似与铝基板接触点散热器温度)
* 散热器外表面叶片温度——感温线与叶片铁夹固定(位置固定)
* 环境温度——感温线自然放置
6.测量方法
首先，将测温仪、LED灯板、电源、散热器、电脑、感温线等按要求连接好，接通电源并开始测温，每组实验，待温度曲线相对稳定一定时间后，保存测试曲线和数据，并做好记录。每组实验至少测量三组数据，最后取平均值。
7.测试结果
A.压铸铝散热器测试结果及曲线(纵轴为温度，横轴为时间)：
B.Thertrans导热塑料测试结果及曲线(纵轴为温度，横轴为时间)：
8.结果分析
从以上测试结果可以看出，A19压铸铝散热器灯角温度63.1℃，环境温度27.1℃;TR-E101W Thertrans导热塑散热器灯角温度62.4℃，环境温度27.9℃。下面我们再用公式 ⑺ 计算一下两款散热器的热阻，压铸铝散热器的热阻R1=(63.1—27.1)/(5×0.8)=9℃/W，Thertrans导热塑料散热器的热R2=(62.4—27.9)/(5×0.8)=8.6 ℃/W(由于散热器表面平均温度很难测定，在此无法准确计算散热器的导热热阻和散热热阻)。通过以上分析可以说明，相同形状的导热塑Thertrans料散热器与压铸铝散热器散热效果可以做到相当或略好。另外，从散热器图片可以看出压铸铝散热器因为本身不绝缘，需要另外增加绝缘塑料套，而导热塑料散热器因为本身绝缘可以不用另外绝缘处理，因此更便于使用，也更安全。
六.LED散热器的选型及设计要点介绍
要想设计或选择一款合适的散热器产品，不但要保证散热器的外型美观、易加工、价格低，更重要的是要满足LED芯片的散热要求，使LED工作温度保持在规定的范围内。
首先我们了解一下影响LED灯结温的因素。根据我们的经验，对影响LED结温的因素进
行了如下归纳，供大家参考：
1.LED灯板——
LED灯功率：功率越大结温越高
芯片发光效率：同样功率，芯片发光效率越高，产热越少，结温越低
灯珠数量及分布：同样功率，铝基板越大，灯珠越多，分布越均匀，结温越低
2.LED铝基板与散热器的连接(铝基板与散热器之间的热阻)——
铝板：铝基板与散热器直接相连比铝基板加铝板(如铝基板太小，无法与散热器直接相连，需外加铝板)再与散热器相连的LED结温低;铝板、铝基板表面平整度越好一般结温越低
连接方式：在机械连接情况下涂少量导热硅脂，LED结温一般要低
3.散热器——散热器热阻越小LED结温越低
4.环境温度——环境温度越低LED结温也越低
从以上影响因素可以看出要想降低LED灯的结温，首先要选择合适的灯板，在功率一定的情况下，LED芯片发光效率越高，工作时产生的热量越少，因此尽量选用发光效率高的芯片制作的灯板。在灯板和驱动功率确定的情况下，除优化连接方式外，影响LED结温最主要的因素就是所选散热器的热阻大小，散热器的热阻越小，LED的结温越低，灯具的使用寿命越长。关于散热器热阻的影响因素前文已经进行了详细的介绍，用户可以根据自己的实际要求并与散热器厂家进行沟通，应用散热器热阻的知识经过合理的分析及自身的经验，最好建立一套合理的数理模型，选择或设计出一款比较合适的LED散热器产品。
第二篇：LED树灯详细介绍
LED树灯详细介绍
中山市戈雅光电科技有限公司专业生产LED树灯、LED仿真树、LED景观树、发光树、LED樱花树、LED桃花树、LED水果树、LED花枝等
全国销售电话：0760-87899111 87838000
http://www.xiexiebang.com/Products.asp?id=119&Str=LED仿真树
LED树灯简称LED景观树灯也叫做LED仿真树。LED树灯运用现代科技手段和新型材料在加工形成的，树杆叶片为仿真材质。随着LED树灯技术越来越成熟，它节能、亮度高、颜色鲜艳、寿命长、造型逼真。是一种仿植物形象的彩灯，将美化，绿化，亮化有机的结合在一起，它独特的造型典雅壮观，美丽的姿态，北国的风光，更适应于城市亮化工程、风景区、宾馆、文化广场、公园，大型社区活动公共场所、海岸景观等。树灯所到之处，将满足人们对它的渴望，白天它是仿真植物树，夜晚它将给人们一种完全不同的灯饰美感，回归大自然，走进大自然，为美化环境又增添了一道亮丽的风景线。现在，越来越多的被应用到城市亮化，景观照明，家庭装饰等各个地方，特别是节日里更是必不可少的风景线。LED树灯特点:
1.节能，亮度高，功率小是LED的显著优点；
2.安全，他分别是采用低压，更无后顾之忧；
3.他寿命长，其他灯具无法比拟；
4.造型逼真，完全仿真植物，让人置身自然景观之中。
LED树灯优点：
1.树的主杆为钢管，树枝为钢管或钢筋，外包仿真树皮，均采用高硬度，抗老化环抱材质，叶片为柔性抗老化材质，光源为LED颗粒灯，均做防水处理，低压低耗寿命长。
2.LED发光二极管寿命长，功率低，树的驱动电压可以为24V、110V、220V，可据客户的要求来生产。
3.LED树灯的枝条可以360度折弯不会断枝，方便包装和搬运。
4.LED树灯树型美观大方，枝条花瓣丰满，颜色鲜艳，有逼真的感觉。颜色交换闪烁和渐变闪动，夜幕下更有起到点缀和装饰的作用。
现在无论是中国还是国外像美国，欧洲，东南亚等地，已经悄然成为一种新的流行趋势，节日里也有拿来作为馈赠亲友的美妙选择！它防水、防晒，无论是放在大厅,还是放在户外,都没有问题。而且效果特佳,高雅和谐。越来越多的城市亮化美化,广场装饰、公园、别墅、花园、街道两旁、城市行道树、城市景观等夜间场所,或者成为节日里不可缺少的亮丽的风景。
目前市场有以下几种led树灯：LED仿真樱花树灯、LED仿真桃花树灯、LED仿真枫叶树灯、LED仿真长青树灯、LED仿真白桦树灯、LED仿真松柏树灯、LED仿真水果树灯、LED花枝等。
第三篇：LED灯简介
LED照明灯具 杭州万阳光电科技有限公司
LED灯简介
一、LED 的结构及发光原理
年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于 1960 年。LED 是英文 light emitting diode（发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以 LED 的抗震性能好。
发光二极管的核心部分是由 p 型半导体和 n 型半导体组成的晶片，在 p 型半导体和 n 型半导体之间有一个过渡层，称为 p-n 结。在某些半导体材料的 PN 结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN 结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称 LED。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从 LED 阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。
二、LED 光源的特点
1.电压： LED 使用低压电源，供电电压在 6-24V 之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源
更安全的电源，特别适用于公共场所。
2.效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少 80%
3.适用性：很小，每个单元 LED 小片是 3-5mm 的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易
变的环境
4.稳定性： 10 万小时，光衰为初始的 50%
5.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
6.对环境污染：无有害金属汞
7.颜色：改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄
绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的 LED，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色
8.价格： LED 的价格比较昂贵，较之 于白炽灯，几只 LED 的价格就可以与一只白炽灯的价格相当，而通
常每组信号灯需由上 300 ～ 500 只二极管构成。
三、单色光 LED 的种类及其发展历史
最早应用半导体 P-N 结发光原理制成的 LED 光源问世于 20 世纪 60 年代初。当时所用的材料是 GaAsP，发红光（λ p =650nm），在驱动电流为 20 毫安时，光通量
只有千分之几个流明，相应的发光效率约 0.1 流明 / 瓦。70 年代中期，引入元素 In 和 N，使 LED 产生绿光（λ p =555nm），黄光（λ p =590nm）和橙光（λ p =610nm），光效也提高到 1 流明 / 瓦。到了 80 年代初，出现了 GaAlAs 的 LED 光源，使得红色 LED 的光效达到 10 流明 / 瓦。90 年代初，发红光、黄光的 GaAlInP 和发绿、蓝光的 GaInN 两种新材料的开发成功，使 LED 的光效得到大幅度的提高。在 2000 年，前者做成的 LED 在红、橙区（λ p =615nm）的光效达到 100 流明 / 瓦，而后者制成的 LED 在绿色区域（λ p =530nm）的光效可以达到 50 流明 / 瓦。
四、单色光 LED 的应用
最初 LED 用作仪器仪表的指示光源，后来各种光色的 LED 在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。以 12 英寸的红色交通信号灯为例，在美国本来是采用长寿命，低光效的 140 瓦白炽灯作为光源，它产生 2000 流明的白光。经红色滤光片后，光损失 90%，只剩下 200 流明的红光。而在新设计的灯中，Lumileds 公司采用了 18 个红色 LED 光源，包括电路损失在内，共耗电 14 瓦，即可产生同样的光效。
汽车信号灯也是 LED 光源应用的重要领域。1987 年，我国开始在汽车上安装高位刹车灯，由于 LED 响应速度快（纳秒级），可以及早让尾随车辆的司机知道行驶状况，减少汽车追尾事故的发生。
另外，LED 灯在室外红、绿、蓝全彩显示屏，匙扣式微型电筒等领域都得到了应用。
五、白光 LED 的开发
对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。1998 年发白光的 LED 开发成功。这种 LED 是将 GaN 芯片和钇铝石榴石（YAG）封装在一起做成。GaN 芯片发蓝光（λ p =465nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含 Ce3+ 的 YAG 荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光发射，峰值 550nm。蓝光 LED 基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有 YAG 的树脂薄层，约 200-500nm。LED 基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以得到得白光。现在，对于 InGaN/YAG 白色 LED，通过改变 YAG 荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温 3500-10000K 的各色白光
其实LED灯就是我们平常所说的节能灯。
不同功率的LED灯，价格是不一样的。而且不同的工艺，不同的外表材质也会造成价格的差异
六、新霓虹灯与LED灯优缺点的比较和竞争
以下针对霓虹灯与LED灯相关比较，加入最新的LED技术进去比较，不是之前大家在网络中见到的哪份资料。
1.LED光源有10000小时寿命吗?
按光衰7%，实际只有约50000小时。按光衰3%，实际运用可以达到80000小时。本公司大颗粒产品光衰3%/年，小颗粒产品光衰7%/年
2.LED不会发热吗?
会，需散热。本公司采用被动散热方式解决散热问题。
3.LED可取代白炽灯吗?
光通量，光效和显色性可以，但目前太贵且近几年不会有所下降。但可以通过提高产品的光通量从而降低替换白炽灯的成本。
4.LED可作普通光源简单地使用吗?
不行，要驱动电源，光学和热传导配合。
5.二种光源性能和优点比较
霓虹灯的优势已被LED覆盖，但LED灯目前价太高。
6.二种光源的电源比较
LED低压好，但防水性差和载电流过大。大颗粒1瓦的LED单灯输入电流在350mA。
7.二种光源的控制技术比较
LED易实现，但霓虹灯成熟。
8.二种光源的稳定性比较
LED不一致性大，霓虹灯相当稳定。少数产家可以做到相对稳定，比如用CREE 跟AOD芯片相结合，取各自芯片的优点。
9.二种光源的价格比较
LED较贵，但黄色和红色已相当，主要贵的是LED白光。
10.二种光源户外使用比较
LED防水性差是户外使用的致命弱点。
11.二种光源目前市场的比较
全球照明产品年产值420亿美元(中国150亿美元)LED光源现比例小于1％。
七、什么是led灯的封装？
led灯封装解释：简单来说led封装就是把led封装材料封装成led灯的过程；
led灯封装流程：一般led封装必须经过扩晶-固晶-焊线-灌胶-切脚-分光分色等流程；led灯封装材料：led的主要封装材料有：芯片、金线、支架、胶水等；
led灯封装设备：扩晶设备、固晶机、焊线机、点胶机、烘烤箱等，一般分为全自动封装设备手工封装设备两种。
八、如何评判led灯封装的好坏？
led灯的好坏指标：led灯的好坏的几个指标是：角度、亮度、颜色（波长）一致性、抗静电能力、抗衰减能力等；
led灯的封装材料：led封装材料是led灯好坏的直接因素，也是最基本的因素，led灯是几种主要材料的组合，一颗好的led灯必须是所有封装材料与生产技术的组合；
led灯的封装技术：一般全自动设备封装要比手工封装的要好，封装的技术水平也是led灯封装的好坏的主要因素，同样的材料不同的生产厂家生产出来的产品有很大的差别；
九、制作led显示屏需要什么样的led灯？？
led灯的外观：制作户外led电子屏主要使用直插式椭圆led灯，制作户内led电子屏主要使用表贴式led灯。
led灯的参数：亮度根据使用环境等因素而不同，波长红灯：620nm-625nm，绿灯波长：520nm-525nm，蓝灯波长：465nm-470nm。
LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这 边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空 穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。
50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于1960年。LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。
发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这 种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。
最初LED用作仪器仪表的指示光源，后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的 红色交通信号灯为例，在美国本来是采用长寿命，低光效的140瓦白炽灯作为光源，它产生2000流明的白光。经红色滤光片后，光损失90%，只剩下200 流明的红光。而在新设计的灯中，Lumileds公司采用了18个红色LED光源，包括电路损失在内，共耗电14瓦，即可产生同样的光效。汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。
对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。1998年发白光的LED开发成功。这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴石（YAG）封装在一起做成。GaN 芯片发蓝光（λp=465nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光射，峰值550nm。蓝光LED基片 安装在碗形反射腔中，覆盖以混有YAG的树脂薄层，约200-500nm。LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以得到得白光。现在，对于InGaN/YAG白色LED，通过改变YAG 荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温3500-10000K的各色白光。这种通过蓝光LED得到白光的方法，构造简单、成本低廉、技术成 熟度高，因此运用最多。
上个世纪６０年代，科技工作者利用半导体ＰＮ结发光的原理，研制成了ＬＥＤ发光二极管。当时研制的ＬＥＤ，所用的材料是ＧａＡＳＰ，其发光颜色为红色。经过近３０年的发展，现在大家十分熟悉的ＬＥＤ，已能发出红、橙、黄、绿、蓝等多种色光。然而照明需用的白色光ＬＥＤ仅在近年才发展起来，这里向读者介绍 有关照明用白光ＬＥＤ。
１． 可见光的光谱和ＬＥＤ白光的关系。众所周之，可见光光谱的波长范围为３８０ｎｍ～７６０ｎｍ，是人眼可感受到的七色光——红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，但这七种颜色的光都各自是一种单色 光。例如ＬＥＤ发的红光的峰值波长为５６５ｎｍ。在可见光的光谱中是没有白色光的，因为白光不是单色光，而是由多种单色光合成的复合光，正如太阳光是由七 种单色光合成的白色光，而彩色电视机中的白色光也是由三基色黄、绿、蓝合成。由此可见，要使ＬＥＤ发出白光，它的光谱特性应包括整个可见的光谱范围。但要 制造这种性能的ＬＥＤ，在目前的工艺条件下是不可能的。根据人们对可见光的研究，人眼睛所能见的白光，至少需两种光的混合，即二波长发光（蓝色光＋黄色 光）或三波长发光（蓝色光＋绿色光＋红色光）的模式。上述两种模式的白光，都需要蓝色光，所以摄取蓝色光已成为制造白光的关键技术，即当前各大ＬＥＤ制造 公司追逐的“蓝光技术”。目前国际上掌握“蓝光技术”的厂商仅有少数几家，所以白光ＬＥＤ的推广应用，尤其是高亮度白光ＬＥＤ在我国的推广还有一个过程。
２． 白光ＬＥＤ的工艺结构和白色光源。对于一般照明，在工艺结构上，白光ＬＥＤ通常采用两种方法形成，第一种是利用“蓝光技术”与荧光粉配合形成白光；第二种是多种单色光混合方法。这两种方法 都已能成功产生白光器件。第一种方法产生白光的系统如图１所示，图中ＬＥＤ ＧａＭ芯片发蓝光（λｐ＝４６５ｎｍ），它和ＹＡＧ（钇铝石榴石）荧光粉封装在一起，当荧光粉受蓝光激发后发出黄色光，结果，蓝光和黄光混合形成白光（构 成ＬＥＤ的结构如图２所示）。第二种方法采用不同色光的芯片封装在一起，通过各色光混合而产生白光。
３．白光ＬＥＤ照明新光源的应用前景。为了说明白光ＬＥＤ的特点，先看看目前所用的照明灯光源的状况。白炽灯和卤钨灯，其光效为１２～２４流明／瓦；荧光灯和ＨＩＤ灯的光效为５０～１２０流明 ／瓦。对白光ＬＥＤ：在１９９８年，白光ＬＥＤ的光效只有５流明／瓦，到了１９９９年已达到１５流明／瓦，这一指标与一般家用白炽灯相近，而在２０００年 时，白光ＬＥＤ的光效已达２５流明／瓦，这一指标与卤钨灯相近。有公司预测，到２００５年，ＬＥＤ的光效可达５０流明／瓦，到２０１５年时，ＬＥＤ的光效 可望达到１５０～２００流明／瓦。那时的白光ＬＥＤ的工作电流便可达安培级。由此可见开发白光ＬＥＤ作家用照明光源，将成可能的现实。
普通照明用的白炽灯和卤钨灯虽价格便宜，但光效低（灯的热效应白白耗电），寿命短，维护工作量大，但若用白光ＬＥＤ作照明，不仅光效高，而且寿命长（连 续工作时间１００００小时以上），几乎无需维护。目前，德国Ｈｅｌｌａ公司利用白光ＬＥＤ开发了飞机阅读灯；澳大利亚首都堪培拉的一条街道已用了白光 ＬＥＤ作路灯照明；我国的城市交通管理灯也正用白光ＬＥＤ取代早期的交通秩序指示灯。可以预见不久的将来，白光ＬＥＤ定会进入家庭取代现有的照明灯。
LED光源具有使用低压电源、耗能少、适用性强、稳定性高、响应时间短、对环境无污染、多色发光等的优点，虽然价格较现有照明器材昂贵，仍被认为是它将不可避免地现有照明器件。
led-特点
LED特点和优点
LED的内在特征决定了它是最理想的光源去代替传统的光源，它有着广泛的用途。体积小
LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常的小，非常的轻。耗电量低
LED耗电非常低，一般来说LED的工作电压是2-3.6V。工作电流是0.02-0.03A。这就是说：它消耗的电不超过0.1W。
使用寿命长
在恰当的电流和电压下，LED的使用寿命可达10万小时
高亮度、低热量
环保
LED是由无毒的材料作成，不像荧光灯含水银会造成污染，同时LED也可以回收再利用。
坚固耐用
LED是被完全的封装在环氧树脂里面，它比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松
动的部分，这些特点使得LED可以说是不易损坏的。
第四篇：LED灯实验报告
mcs－51单片机接口技术实验
适用：电气类专业本科学生
实验报告
实验一 熟悉proteus仿真模拟器，led花样表演
一、实验目的掌握以下方法：
1．在proteus的环境下，设计硬件原理图； 2．在keilc集成环境下设计c51语言程序； 2．在proteus的环境下，将硬件原理图与软件联接仿真运行。
二、实验环境
1．个人微机，windows操作系统 2．proteus仿真模拟器 3．keilc编程
三、实验题目
基本题：使用8051的并口带动8个led发光二极管显示一种花样表演。提高题：使用一个键切换实现3种以上花样表演。
四、实验类型：
学习、模仿与简单设计型。
五、实验步骤：
0、进入isis，先选择需要的元件，然后设计电原理图，保存文件；
1、在keilc软件集成环境下编写源程序，编译工程文件；
2、将所设计的硬件原理图与目标代码程序相联接；
4、按play键，仿真运行程序。
附,可能用到的元件名称：
cpu：at89c51或任一种mcs-51家族cpu；
晶振：crystal；
电容器：capacitors，选22pf 电解电容：cap-elec或genelect10u16v 复位电阻：minres10k 限流电阻：minres330r 按键：button led：led-blue/red/yellow或diode-led
（一）接线图如下：
（二）.基础花样
（四）程序流程图
（五）c程序
#include
（六）总结
本次实验让我能够熟练的掌握和使用keil和proteus等软件进行编程和仿真，也对流水灯的原理和硬件结构有了更加深刻的认识。只会基础花样不懂变通。篇二：led实验报告 led显示屏显示板设计
学 院： 专 业； 学 号： 姓 名： 指导教师：
一、摘要：
在当今的社会上，随处都可以看见led显示屏的出现，车站牌，商场外的招牌等等，无一不是led显示屏的应用，有一可以看出来led的显示有着重要的左右可发展的空间，led有着功耗小，发光亮的特点，所以我们在led显示屏上的发展空间有着巨大的前景。这次做到实验室通过单片机at89c51串行输出，使led显示屏产生所设计的显示图样。abstract: in todays society, everywhere can see led display appear，二、关键字：at89c51；led点阵显示；串行通信
二、引言 led显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图像；不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境，具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点。led之所以受到广泛重视而得到迅速发展，是与它本身所具有的优点分不开的。这些优点概括起来是：亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定。led的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。我参考了有关书刊，设计了这款led显示屏。
三、设计任务要求
本次实验要求用24块8*8点阵做成显示屏，由单片机89c51及其外围器件构成主控电路，由74hc595及外围器件构成驱动部分，控制显示文字信息显示屏动态扫描，单片机程序语言由c语言编制，显示内容及显示方式自定，我做的是串行输入并行输出，显示汉字为“新年快乐”。
四、硬件电路设计
4.1.显示屏主控电路 4.1.1单片机的最小系统 单片机在本系统的电路设计中，其核心硬件部分为最小系统。最小系统是整个电路正常工作的基础要素，是影响整个设计能否正常工作的关键部分。在本次设计中，r1=1千欧姆，r2=470欧，c1=22uf，时钟晶振=6mhz，微调电容，c2=c3=30pf 最小系统硬件电路设计如图1所示： 图1 单片机最小系统
（1）at89c51的主要特性：能与mcs-51 兼容，4k字节可编程闪烁存储器，寿命：1000写/擦循环，数据保留时间：10年，全静态工作：0hz-24hz，三级程序存储器锁定，128*8位内部ram，32可编程i/o线，两个16位定时器/计数器，5个中断源，可编程串行通道，低功耗的闲置和掉电模式，片内振荡器和时钟电路。
（2）管脚说明： vcc：供电电压。gnd：接地。p0口：p0口为一个8位漏级开路双向i/o口，每脚可吸收8ttl门电流。当p1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。p0能够用于外部程 序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在fiash编程时，p0 口作为原码输入口，当fiash进行校验时，p0输出原码，此时p0外部必须被拉高。p1口：p1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向i/o口，p1口缓冲器能接收输出4ttl门电流。p1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作 输入，p1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在flash编程和校验时，p1口作为第八位地址接收。p2口：p2口为一个内部上拉电阻的8位双向i/o口，p2口缓冲器可接收，输出4个ttl门电流，当p2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻 拉高，且作为输入。并因此作为输入时，p2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。p2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存 储器进行存取时，p2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，p2口输出其特殊功能寄存器 的内
容。p2口在flash编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。p3口：p3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向i/o口，可接收输出4个ttl门电流。当p3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，p3口将输出电流（ill）这是由于上拉的缘故。p3口也可作为at89c51的一些特殊功能口，如下所示： p3口管脚备选功能： p3.0 rxd（串行输入口）p3.1 txd（串行输出口）p3.2 /int0（外部中断0）p3.3 /int1（外部中断1）p3.4 t0（记时器0外部输入）p3.5 t1（记时器1外部输入）
p3.6 /wr（外部数据存储器写选通）p3.7 /rd（外部数据存储器读选通）p3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。rst：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持rst脚两个机器周期的高电平时间。ale/prog：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在flash编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ale 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器 时，将跳过一个ale脉冲。如想禁止ale的输出可在sfr8eh地址上置0。此时，ale只有在执行movx，movc指令是ale才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ale禁止，置位无效。/psen：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/psen有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/psen信号将不出现。/ea/vpp：当/ea保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000h-ffffh），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/ea将内部锁定为reset；当/ea端保持高电平时，此间内部程序存储器。在flash编程期间，此引脚也用于施加12v编程电源（vpp）。xtal1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。xtal2：来自反向振荡器的输出。（3）振荡器特性： xtal1和xtal2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器 件，xtal2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。（4）芯片擦除：
整个perom阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ale管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。
此外，at89c51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，cpu停止工作。但ram，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存ram的内容并且冻结振荡器，禁篇三：新建 led灯实验报告 led节能灯安装实验报告
应用技术学院机械1001：王森
一、实验目的: 本次实训的目的是通过本次led节能灯实训使学生能够了解电子产品的生产过程和生产工艺，掌握常用电子元器件识别和检测的一般方法，掌握电子产品焊接的基本技能和制作pcb板的相关技能，并能使用protel软件绘制电路图。了解工厂生产、管理、经营模式和理念，具备一定的工厂概念和生产经验，为以后从事相关的工作打下一定的基础。
二、实验内容：
1、了解led的发展过程，什么是led
2、解pcb的制作过程
3、电路图和pcb图的对照分析，各个电路元件的详细分析。
4、led节能灯制作，制作过程中常出现问题的分析。
5、总结实验，编写实验报告及总结。
三、实验材料：
发光二极管 电阻 电容 二极管 节能灯灯板 节能灯电源板
四、实验步骤：
1、了解led灯
什么是led灯：led即半导体发光二极管，led节能灯是用高亮度白色发光二极管发光源，光效高、耗电少，寿命长、易控制、免维护、安全环保；是新一代固体冷光源，光色柔和、艳丽、丰富多彩、低损耗、低能耗，绿色环保，适用家庭，商场，银行，医院，宾馆，饭店他各种公共场所长时间照明。无闪直流电，对眼睛起到很好的保护作用，是台灯，50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商
用二极管产生于1960年。led是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以led的抗震性能好。
发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶
片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的pn结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。pn结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称led。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从led阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。
最初led用作仪器仪表的指示光源，后来各种光色的led在交
通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例，在美国本来是采用长寿命，低光效的140瓦白炽灯作为光源，它产生2000流明的白光。经红色滤光片后，光损失90%，只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中，lumileds公司采用了18个红色led光源，包括电路损失在内，共耗电14瓦，即可产生同样的光效。汽车信号灯也是led光源应用的重要领域。
对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。1998年发白光的led开发成功。这种led是将gan芯片和钇铝石榴石（yag）封装在一起做成。gan芯片发蓝光（λp=465nm，wd=30nm），高温烧结制成的含ce3+的yag荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光射，峰值550nm。蓝光led基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有yag的树脂薄层，约200-500nm。led基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以得到得白光。现在，对于ingan/yag白色led，通过改变yag荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温3500-10000k的各色白光。这种通过蓝光led得到白光的方法，构造简单、成本低廉、技术成熟度高，因此运用最多。
上个世纪60年代，科技工作者利用半导体pn结发光的原理，研制成了led发光二极管。当时研制的led，所用的材料是gaasp，其发光颜色为红色。经过近30年的发展，现在大家十分熟悉的led，已能发出红、橙、黄、绿、蓝等多种色光。然而照明需用的白色光led仅在近年才发展起来，这里介绍有关照明用白光led。
2、pcb制作
（1）、.裁板、手动打孔训练
裁覆铜板的步骤、操作注意事项；手动打孔的操作步骤、要领及合格要求。
（2）、用protel软件绘制led节能灯原理图和pcb图
介绍protel使用方法和绘制原理图、电源pcb图的步骤方法。
图1 led节能灯原理图
图2 led节能灯电源pcb图
（3）、数字雕刻技术和自动打孔
介绍雕刻机雕刻文件的生成和雕刻的操作步骤；雕刻机自动打孔的设
置和操作步骤。
（4）、激光光绘机原理和制作菲林胶片
介绍激光光绘机的原理和制作菲林胶片的参数设置及操作步骤，胶片显影、定影。
（5）、覆铜板的抛光水洗
介绍抛光水洗的原因及抛光机的使用和操作步骤。
（6）、丝网印刷蓝油、烘干
丝印蓝油的原理、操作步骤、注意事项；烘干机的参数设置和安全注
意事项。（7）、曝光、显影、脱膜
曝光的原理、操作步骤；显影原理、参数设置、操作步骤；脱膜的原
理、参数设计、操作步骤。
（8）、蚀刻、丝印阻焊油墨
蚀刻原理、参数设置、操作步骤；丝印阻焊油墨的操作步骤，注意事项。
（9）、热转印技术、pcb工艺流程总结
热转印的原理、操作步骤；pcb工艺流程总结：覆铜板→下料裁板→打印pcb图到热转印纸上→热转印→蚀刻→钻孔→焊接。
3、电路图和pcb图的对照分析，各个电路元件的详细分析。什么是隔离变压器：隔离变压器属于安全电源，一般用来机器维修保养用起保护、防雷、滤波作用。隔离变压器原边和副边电压可根据要求订制。首先通常我们用的交流电源电压一根线和大地相连，另一根线与大地之间有220v的电位差。人接触会产生触电。而隔离变压器的次级不与大地相连，它的任意两线与大地之间只有输入电压的一半。所以当人触电时，这样就相对比较安全。其次还有隔离变压器的输出端跟输入端是完全“断路”隔离的，这样就有效的对变压器的输入端（电网供给的电源电压）起到了一个良好的过滤的作用。从而给用电设备提供了纯净的电源电压。
白光led工作电压：当正向电流高至10ma时，正向电压的变化很大。变化的范围大约为800mv(有些型号二极管变化会更大一些)。电池放电引起的工作电压的变化会改变色彩，因为工作电压的变化改变了正向电流。在10ma正向电流时，正向电压大约为3.4v(该数值会随供应商的不同而有所不同，范围3.1v~4.0v)。
二极管in4007：角带为阴极 正向压降0.56v 耐压1000v 电流1a;电容：电压250v 10uf 电解电容 有极性 有耐压值 角带最近的为负极 盖上为防爆阀 cbb22334j: 最大电压400v 薄膜电容 33表示数值 4表示数量级 j表示精度等级 电阻：黑（0）棕（1）黄（2）红（3）橙（4）黄(5)绿(6)蓝(7)紫(8)白(9)四环的：前两环为有效数值 第三环为倍率 第四环为误差
五环的：前三环为有效数值 第四环为倍率 第五环为误差
4、led节能灯制作，制作过程中常出现问题的分析：
（1）电子元器件的质量检测
插件和贴片电阻器、电容器、二极管、集成电路的标识方法和功能；检测是否是合格的元器件。
（2）常用电子元器件的焊接练习
手工焊接的条件、步骤和方法的介绍；简单介绍波峰焊和回流焊。
（3）led工艺流程设计
介绍led工艺流程设计的原则、方法和注意事项。（4）led节能灯电源板焊接及测试
焊接led节能灯电源板：4个电阻，2个电容，4个二极管，知道原理和组装步骤方法及安全注意事项；测试电压并记录。
（5）led节能灯灯板焊接及测试
焊接38只led灯，知道原理和组装步骤方法及安全注意事项并检测焊接效果。
（6）led节能灯组装及调试
将焊接好的灯珠、电源板、灯罩、灯头和电源线总装成led节能灯成品并检测和调试
5、总结整个实验过程，分析自己出现的问题，明白自己的不足之处，总结出原因，编写实验报告和总结。
五、总结及心得： 通过实习操作，发现了自己在实验过程中出现的问题，明白了自己缺少那方面的知识和不足，获得了必要的技能和技巧，基本掌握元器件的认识和焊接、电子工艺的装配和调试、知道了pcb板制作方法和流程（裁板、pcb板数字打孔、手动打孔、pcb板热转印技术、制作pcb板菲林胶片、刷pcb板、丝印蓝色感光油墨、烘干、曝光、显影、酸性蚀刻、清洗pcb板、脱膜、丝印阻焊油墨、焊盘曝光、刷版、喷助焊剂、丝印字符），了解了led的发展，认识了电阻、电容及二极管的作用，动手完成了led的装配，知道了各个电路元部件的安装方法。在实习过程中贯彻理论与实践相结合的原则，严格要求和训练，增强自己的动手能力和吃苦耐劳的精神，在本次实验中学习到很多实践的知识，明白了理论和实践结合的重要性，增强的自我动手能力，在以后的学习中要多注重实践，把理论知识在实践中结合起来，做到全面发展，提升自己的综合能力。
六、附led装配工艺过程卡片，指导装配过程。篇四：led灯实验报告
电子工艺实训——led 学院：
专业：电子信息科学与技术
年级：
姓名：
一、实验目的
电子工艺实习课程通过课堂教学，让学生了解一般电子电路设计及制作工艺
知识；通过实际训练，学生自已动手，掌握一定操作技能并制作实际产品，使学
生初步接触生产实际，得到基本工程训练；同时进行工程意识和科学作风培养；
为学习后续课程和其他实践教学环节，以及从事实际工作奠定基础。1.熟悉使用protel dxp软件。2.掌握protel dxp的原理图设计系统的基本功能和应用技巧。3.掌握印制电路板系统的基本功能和应用技巧。4.掌握手工制作印刷电路板的方法。
二、实验内容
1.在protel dxp软件平台上，熟练运用sch常用库及sch常用工具栏，完成图1所示 电路图的原理图设计，使用电气法则检查原理图，以确保电路的正常电气连通。
图1 电路图 2.采用自动布局与手工布局相结合，并辅以自动布线、手动布线，调整元件
位置同时兼顾布线的可靠性、合理性等因素。
三、实验(设计)仪器设备和材料清单
1、计算机
2、protel软件
3、热转印机
4、覆铜板等
5、高速小钻机
6、切板机
7、各种电子元器件
8、万用表等仪器仪表
四、实验步骤
1.实验前准备：①确定元件所在元件库；②熟悉元件封装方法 2.完成原理图设计，检查原理图的连接正确性。3.原理图如下所示： 4.生成和检查网络表，将sch元件导入pcb编辑器。5.完成单面印制电路板的设计：采用自动布局与手动布局相结合，并辅以
自动布线、手工布线，调整元件位置同时兼顾布线的可靠性、合理性等
因素。
可得到的图形如下所示： 6，将上述所得到的pcb图形拿到打印机上进行打印，为了能够节省资源，尽
量将图形的比例调小一点，但也不应过于小而看不清楚图片。调好比例之后，就
将其用硫酸纸打印出来。
7，再按照所打印出的图形的大小，裁一块与其大小比例适中的电路板，将这
张图形纸黏在电路板上，并用双面胶将其固定住。8，接着将该电路板放到曝光机中，先进行抽空，接着便进行曝光。9，大约曝光140秒（或者短一些，依情况而定），取出电路板，撕下图纸观察
电路板，若能够较清晰的看到上面有相应的绿色的电路图，则表明曝光成功，反
之则表明曝光不明显，甚至是失败。10，将曝光成功的电路板放到显影机中进行显影（温度若较高，显影的时间会
较短，反之所需的时间会较长），应注意、仔细观察显影的情况，一旦图形显示
清晰则应立即取出，并用清水冲洗干净。若时间过长，则会因显影过度而使得图
形显影不清晰，甚至几乎看不到。11，再将显影好的电路板放到刻录机中进行刻录（这一般都需要较长的时间），几分钟之后，观察电路板上的电路图是否清晰的刻录上去，若还不是很清晰的，或者还有铜的，应继续让其进行刻录，直至出现清晰的图形。12，接着对电路板进行钻孔，应根据孔的(转载于:led灯实验报告)不同大小，选择不同的钻孔机进行钻
孔。
13，钻孔之后，按照原理图，对电路图进行排版和焊接。必须遵循的一个原则
是：小的元器件先进行排版和焊接，接着是中等型的，再者是相对较大的器件，以此类推。
14，接着便是对制作好的电路板进行验证，即将其接入电源，观察二极管是否
能够正常的发光，并且是一闪一闪的，此时电路板就真正的完成了。15，若验证的结果是二极管不发光，或者是只发光却不闪的，则应对电路版进
行仔细的检查，检查是否存在着虚汗点，或者是原理图出错，或者是元器件接错
等。直至找出二极管不能正常闪光的问题所在为止。
五、实验结果与分析
结果：通过接入电源进行验证，二极管能够正常的闪光。
分析：led补光灯是使用led发光二极体对被摄物体进行补光，led灯由
于能耗低亮度高一般用在拍照手机或数码摄像机上，用于光线不补时的补光。由
于 led发光二极体的亮度远低于真正的闪光灯，所以只能起到“补光”的作用。
现在有些手机已经用上了和照相机一样的闪光灯，比如sony ericsson的k790c，用的就是氙气闪光灯，效果要比led补光灯好，但是不能像led一样常亮当作
电筒用。
led闪光灯的原理：led并不是通过原子内部的电子跃变来发光的，而是
通过将电压加在led的pn结两端，使pn结本身形成一个能级，然后电子在这
个能级上跃变并产生光子来发光的。
六、实验总结 实验中存在的问题及措施：
1，最初的电路图（.pcbdoc）中的名字和学号是粉红色显示的，这将会使得
最后的显影与刻录时，名字和学号将不会出现在电路板上的。
措施：应在底层的情况下写入名字和学号，此时显示的颜色是蓝色的，这样才能
够使其在最后刻录之后能够在电路板上显示出来的。2 首先是在将电路板进行曝光时，由于里面的空气没有抽空，结果导致曝光的效果不明显，甚至是没有效果即没有图影像。
措施：按照原来放置的位置，把电路图纸在重新紧贴到电路板上，或者尽量避开
那些模糊不清的图形，再或者是换一块新的电路板，在重新进行抽空和曝
光。
在显影的时候，开始时由于液体的温度过高，导致还没来得及拿出电路板
时，就已经因温度过高而导致显影失败即图像模糊掉。
措施：在重新对显影器中的液体进行温度的调整，即降低温度，再用电路板进行
测试一下，直至温度适宜时，能够很好的显影，同时也要注意一下显影的时间，一般显影的时间不应过长，而且对于图像中的电路线较细的电路板，显影的时间也相对的比较短。4 在最后的对电路板接入电源进行检验时，其中的发光二极管却不会亮。
措施：首先对电路的每一个焊接点就行检查，用电烙铁进行测试每一个点，检查
是否出现虚汗点。在检查五虚汗点时，经测试后还是灯不会亮。接着便是
对电路的原理图进行检查，结果发现时电路的原理图出错了，如下图的原
理图所示，因为其中的555芯片没有与电源相接，导致其无法工作，因而
必须另外的补充一条导线，将555芯片与电源相接，保证其能够正常的工篇五：led灯泡设计与制作实验报告
西安邮电大学
系部名称
学生姓名
专业名称
班 级
实习时间
专业课程设计报告书）2013年6月3日至2013年6月14日 ： ： ： ： ： led灯泡设计与制作实验报告
【一】项目需求分析
课程设计分为三个独立模块
一、tracepro学习及操作，完成led建模与仿真；
二、led灯泡驱动电路反向设计（完成驱动的原理图设计和pcb版的生成及仿真）；
三、led球形灯泡焊接制作。
【二】实施方案及本人承担的工作
实施方案：
一、第一步骤是安装tracepro软件，并了解其页面基本情况。第二步骤是熟悉光学仿真软件tracepro，完成led灯珠的光学仿真设计。
第三步骤是掌握led灯珠设计，并了解实际操作过程原理以及led二次光学设计基本原理。
二、通过分析现有led驱动电路，对其进行反向设计，画出其驱动电路，并理解其实现原
理。完成led驱动电路原理图，并仿真得出其结果
三、焊接完成一个led灯泡，并能点亮。
本人承担的工作：
在本次专业课程设计中，我和我的搭档从一开始就认真对待。所以每一部分的完成都是我们共同努力的结果。从最开始的led灯外形的绘制，led灯珠的光学仿真设计，驱动电路的设计，led驱动电路原理图，pcb原理图并仿真，我们俩都有完成各自的，在之后的交流和共同学习下完成最好的一份。lde灯的焊接是我们两共同努力完成的。
【三】程序框图
【四】实验结果
首先我们利用tracepro光学仿真软件制作出了灯罩的实体图以及led灯珠仿真，并实现了其光学仿真；其次用protel 99se软件制作出了驱动电路原理图以并生成pcb板然后做了仿真；最后在了解了led灯的工作原理，掌握了它的驱动电路之后，我们焊接了自己的led灯，并使其点亮。
【五】设计中遇到的问题及解决方法
在本次课程设计中，我们遇到了很多问题。第一，由于是第一次使用tracepro光学仿真软件，大家都不太会使用。但是在老师的鼓励之下，我们就借助于老师给我们的学习资料和上网查找资料，同学之间相互学习交流，熟悉了这个软件。并且能比较熟练的运用这个软件画出光学器件，进行光学仿真。之后我们画出了比较满意的图。第二，在通过分析现有led驱动电路 进行反向设计，这一步我们出现了很大的问题因为大家都对原理还不是很清楚，然后我们就上网查找资料，同学之间相互讨论，还有老师的帮助之下，完成了原理图的设计。由于之前学习过protel 99se软件的使用，所以在画原理图上没有太大的问题。第三，在焊接led灯的时候，由于我们的粗心大意搞错了焊接的顺序，所以导致后来用了很长时间才完成。总而言之，我们后来很好的完成了本次课程设计。
【六】总结
这次课程设计我觉得非常有意思。能通过自己动手实践，完成led灯的设计，焊接。并且看着自己做的灯点亮。感觉非常的高兴，很有成就感。经过本次的课程设计，让我学会了光学仿真软件tracepro的应用，并且做出了led灯罩 的设计。学会了如何做光学仿真，并且完成了led灯珠的光学仿真。也使我更加熟练了protel 99se软件制作电路图和pcb版图。通过此次课程设计，让我了解了led灯的内部构造，led灯的驱动电路以及它的工作原理。并且再一次练习了自己的焊接电路板技术，在老师的帮助下学到了很多东西。
本次课程设计中更是很好的锻炼了自己的动手的能力，在实践中，不断的发现问题的所在，并在不断的摸索中找出相对的措施，将问题解决。而且在实验顺利结束时，不仅体验到自己成功完成制版的喜悦，而且更是激发了自己对led的兴趣与激情。相信本次的课程设计会让我很难忘，并且对以后的学习和生活起到很大的帮助。
第五篇：LED灯散热简述
LED灯散热简述
课 程： 照明工程
姓 名： 王文君
学 号： 1215103044
专 业： 电科
（一）任课教师： 郭震宁
时 间：2015 年 07 月 12日
目录
摘要.............................................2 1 引言...........................................3
2、LED发热的原因.................................4
3、与LED散热有关的主要参数......................4
4、散热方式......................................6 4.1.主动式散热.................................6 4.2、被动散热..................................9
5、新型散热材料.................................10
6、散热实例.....................................12 6.1.LED显示屏的散热设计.....................12 6.2.汽车前大灯的散热技术....................12
7、心得体会...........................................................14
8、结束语.......................................14
9、参考文献.....................................14
摘要 新一代大功率LED灯光源具有环保和节能等很多优点，但大功率LED灯散热性差，易导致灯具光功率减小、芯片加速老化、工作寿命减短等问题，因此散热是制约其发展的一个至关重要的因素。本文通过对大功率LED灯光源发热的原因的探讨，综合阐述了目前广泛运用的大功率LED灯散热技术、新型散热材料等，并通过有限的几个散热实例加深对大功率LED灯光源散热技术的了解和认识。关键词：大功率LED灯、散热技术、散热材料、散热实例 引言
发光二极管（Light Emitting Diode,LED）是21世纪最具发展前景的一种新型冷光源。LED的发光机理是靠PN结中的电子在能带间跃迁产生光能,芯片会有发热现象,特别是大功率LED,使用多个LED组装成一个模组,散热量大大增加。目前LED只有15%-20%的能量转化为光能,剩余80%-85%的能量都转化为热能,而芯片尺寸仅为112.52.5mm2，导致芯片的功率密度很大（达1W/mm2量级）。但是LED器件的散热性比较差，首先因为白光LED的发光光谱中不包含红外部分，即其热量不能依靠辐射释放；其次，LED灯具的扩散热阻及解除热阻都很大。而散热性差会导致很严重的后果，比如减少LED的光输出，缩短器件的寿命，偏移LED所发光的主波长等。因此, 如何使这些热能以最短的路径, 最快速的方法, 并且最大化的散发出去成了关键问题之一。
LED的热管理主要包括3个方面：芯片级、封装级和系统集成散热级。其中，芯片是主要的发热部件，其量子效率决定发热效率，衬底材料决定芯片向外传热效率；对封装而言，封装结构、材料以及工艺直接影响散热效率；系统集成散热级也就是所谓的外部散热器，主要包括散热片、热管、风扇、均温板等。近年来，LED散热问题逐渐被国内外学术界关注，相应地开展了各种研究，然而由于LED灯散热多为经验化设计，散热系统专业性比较差，以至于目前LED灯的散热问题仍然很严重。因而，对大功率LED灯进行热分析和热设计具有重要的现实意义。
本文首先介绍了LED灯的发热原因及目前的一些散热方式和部分新型的散热材料，在此基础上再对几个散热实例深刻剖析。
2、LED发热的原因
LED灯泡发热的原因是因为所加入的电能并没有全部转化为光能，而是一部分转化成为热能，电光转换效率20~30%左右。也就是说大约70%的电能都变成了热能。
热的传播方式有“热传导”、“对流”、“热辐射”三种形态，晶格振动的传播、金属中自由电子的移动属于“热传导”，流体运动传热属于“对流”，通过电磁波传热是“热辐射”。
3、与LED散热有关的主要参数
热阻是指器件的有效温度与外部规定参考点温度之差除以器件中的稳态功率耗散所得的商。它是表示器件散热程度的最重要参数。目前散热较好的功率LED热阻≤10℃/W，国内报道最好的热阻≤5℃/W，国外可达热阻≤3℃/W，如做到这个水平可确保功率LED的寿命。
结温是指LED器件中主要发热部分的半导体结的温度。它是体现LED器件在工作条件下，能否承受的温度值。从根本上讲，结温的上升降低了PN结发光复合的几率。表现在光源上就是发光亮度下降，产生了饱和现象。为此美国SSL计划制定提高耐热性目标。芯片及荧光粉的耐热性还是很高的，目前已经达到芯片结温在150℃下，荧光粉在130℃下，基本对器件的寿命不会有什么影响。说明芯片荧光粉耐热性愈高，对散热的要求就愈低。
LED结温的产生是由于两个因素所引起的：（1）内部量子效率不高，也就是在电子和空穴复合时，并不能100%都产生光子，通常称为由“电流泄漏”而使PN区载流子的复合率降低。泄漏电流乘以电压就是这部分的功率，也就是转化为热能，但这部分不占主要成分，因为现在内部光子效率已经接近90%。(2)内部产生的光子无法全部射出到芯片外部而最后转化为热量，这部分是主要的，因为目前这种称为外部量子效率只有30%左右，大部分都转化为热量了。
图1.光衰和结温的关系
结温不但影响长时间寿命，也还直接影响短时间的发光效率，例如Cree公司的XLamp7090XR-E的发光量和结温的关系如图2所示。
图2.结温和发光量的关系
温升有几种不同的温升，我们这里所讨论的是：管壳－环境温升。它是指LED器件管壳（LED灯具可测到的最热点）温度与环境（在灯具发光平面上，距灯具0.5米处）温度之差。它是一个可以直接测量到的温度值，并可直接体现LED器件外围散热程度，实践已证明，在环境温度为30℃时，如果测得LED管壳为60℃，其温升应为30℃，此时基本上可确保LED器件的寿命值，如温升过高，LED光源的维持率将会大幅度下降。
4、散热方式
一般说来，依照从散热器带走热量的方式，可以将散热器分为主动式散热和被动式散热。所谓的被动式散热，是指通过散热片将热源LED光源热量自然散发到空气中，其散热的效果与散热片大小成正比，但因为是自然散发热量，效果当然大打折扣，常常用在那些对空间没有要求的设备中，或者用于为发热量不大的部件散热，如部分普及型主板在北桥上也采取被动式散热，绝大多数采取主动式散热式，主动式散热就是通过风扇等散热设备强迫性地将散热片发出的热量带走，其特点是散热效率高，而且设备体积小。
4.1.主动式散热
从散热方式上细分，可以分为风冷散热、液冷散热、热管散热、半导体制冷、化学制冷等等。
风冷散热是最常见的散热方式，相比较而言，也是较廉价的方式。风冷散热从实质上讲就是使用风扇带走散热器所吸收的热量。具有价格相对较低，安装方便等优点。但对环境依赖比较高，例如气温升高以及超频时其散热性能就会大受影响。
液冷散热是通过液体在泵的带动下强制循环带走散热器的热量，与风冷相比，具有安静、降温稳定、对环境依赖小等等优点。液冷的价格相对较高，而且安装也相对麻烦一些。同时安装时尽量按照说明书指导的方法安装才能获得最佳的散热效果。出于成本及易用性的考虑，液冷散热通常采用水做为导热液体，因此液冷散热器也常常被称为水冷散热器。
半导体制冷就是利用一种特制的半导体制冷片在通电时产生温差来制冷，只要高温端的热量能有效的散发掉，则低温端就不断的被冷却。在每个半导体颗粒上都产生温差，一个制冷片由几十个这样的颗粒串联而成，从而在制冷片的两个表面形成一个温差。利用这种温差现象，配合风冷/水冷对高温端进行降温，能得到优秀的散热效果。半导体制冷具有制冷温度低、可靠性高等优点，冷面温度可以达到零下10℃以下，但是成本太高，而且可能会因温度过低导致造成短路，而且现在半导体制冷片的工艺也不成熟，不够实用。
化学制冷就是使用一些超低温化学物质，利用它们在融化的时候吸收大量的热量来降低温度。这方面以使用干冰和液氮较为常见。比如使用干冰可以将温度降低到零下20℃以下，还有一些更“变态”的玩家利用液氮将CPU温度降到零下100℃以下(理论上)，当然由于价格昂贵和持续时间太短，这个方法多见于实验室或极端的超频爱好者。
SynJet替代风扇：SynJet的大致原理是一个类似振动膜的元件以一定频率振动压缩腔内的空气，空气受压缩后从细小的喷嘴高速喷出，形成空气弹喷向散热片，同时空气弹带动散热片周围的空气流动带走热量。
均热板技术：热能有个规律，它会往热阻值低的地方传递。如果热量无法通过散热介质传导出去，它就会传递到PCB上，长时间运行会导致PCB过热变形、损坏。因此，满载做功时单位面积内的巨大热能是一个显卡最难克服的散热问题。下面是目前几种传统散热方式在热传密度上的横向比较：
一个50cm2，6mm厚的真空均温板HeatFlux热传密度可达115W/cm2，是铜热管的10倍以上，VaporChamber真空腔均热板比纯铜基板具有更好的热扩散性能，特别适合于大功率的CPU、GPU的使用。
如图所示，为真空腔均热板散热过程示意图，芯片产生热能通过大面积均热板迅速吸收和传导，使封装的介质开始由液体转化为气体，通过蒸发区将热能带出。气态介质膨胀至整个真空腔，将带出的热能迅速传导到整个封装的铜内腔体中并传导到铝鳍片上。铝鳍片的热能经过风扇强制对流冷却后，使工质失去热能冷却，变化为液态通过内腔管壁毛细作用，然后回流到底部蒸发区，又吸收到新的热能，并再度气化将热带出，形成一个循环。
总结起来，真空均热板优势有：
一.均热板的阻抗为业界中最低之一，将300W应用于25mmx25mm时的测量值为0.05C/W
二.尺寸外型非常灵活，均热板面积可达200mmx200mm
三.克服了方向性限制，全面提升了电子组件/系统的效能
自激式振荡流热管/环路热管：它们作为传统热管技术的延伸，也是依靠液体相变实现换热的，传热能力较烧结热管提高20-30%，具有传热效率高、结构简单、成本低、适应性好、热输运距离远等特点，是解决大功率LED灯散热问题最为有效的解决方案。
离子风散热技术：Tessera把这套系统命名为EHD(Electro Hydro Dynamic电子液动力)散热，其概念实际上相当简单，基于正负电子中和的原理，由一对电极的一端产生正电离子，飞向另一端的负电离子，便能带动空气形成稳定气流，即“离子风”带走热量，在完全没有活动部件的情况下实现了静音散热。
离子风的散热技术，与现在的散热技术相比，这种新的散热技术可以提升250%的散热效率。采用这种技术的离子风引擎两端各有一个高电压电极，电极之间的电压差高达数千伏，在这种情况下，空气中的气体分子实现离子化就产生了离子风，这种离子风可以高效的带走芯片所产生的热量。这种离子风引擎可以安装在需要散热的芯片上，这样无需风扇就可以起到强大的散热作用，并且其散热效率远高于目前的散热产品。
如果普通散热器可以将温度降到60°C的话，这种离子风散热引擎可以将温度降至35°C。在热管的帮助下，离子风引擎散热效果与现在的散热技术相比可以提升250%。目前相关技术人员正在努力使离子风技术支持低电压运行环境。合成射流冷却法
合成射流替代了传统的风扇；对于LED散热来说是一个极佳的选择。通过隔膜的运动，引起气流在开口处的周期性吸入与发射，从而形成了射流；如图1所示。图1中前三个画面显示了气体的发射阶段：此阶段形成了带有旋涡的射流；射流处气体向下对流。一旦旋涡流向下行，开口处附近的空气就会被带动，从而形成射流；如图1中后两个画面所示。该急速湍流空气每秒脉冲数可达30至200，冲破热界面层，提高从热源（主要是LED散热片）出散发的大部分热量；从而排放掉大量的热。这种高速脉冲气流能精确放置于需要冷却的地方，例如散热片翼；从而进一步提高合成射流的散热效率。
纳米碳球应用于辐射散热技术：受限于节能与产品轻薄短小之需求，非主动散热日益受重视，应用辐射红外线的涂料散热方式是目前相当热门的研究领域，特别是应用于高功率LED与太阳电池等产品，其散热好坏会直接反应在产品效能上，并且为了节能减碳的诉求，这类产品通常不会加装风扇散热。一般导热材必须有高的Loading，藉由填充粒子间的界面接触传导热，因此界面阻抗成为主要的热能传递障碍。碳簇材料(黑体)辐射冷却效果佳。在相同温度(90°C)下，以红外线摄相仪观测，有涂装的很火红(辐射发射率达98%)，并且明显降温速度较快，显示涂层具辐射冷却效果。将此应用于单颗5WLED台灯制品，LED温度可由75.1°C降至50.8°C，亮度增加30%且寿命可大幅提升(图六)。辐射散热的效果常随散热鳍片之设计而略有不同，一般来说，涂装纳米碳球之鳍片可较相同形状未涂装样品降温达6°C以上。因应节能与非主动散热需求，产品可藉简易的涂布技术应用于铝鳍片散热、LED照明、车灯、工业计算机、太阳能电池散热、随身装置、游戏机等应用产品。相关产品市场产值大，目前成果已商品化应用于LED台灯产品。
静音气冷技术(Silent Air-cooling Technology, Silent ACT)已是一种相当接近未来散热系统的要求而被看好的新技术。其散热原理是透过一个高强度电场把电极头周围的空间离子化，当离子从电极移至收集电极时，就会和中性的空气粒子互撞且传递电荷，接着则会移动及产生气流空气分子离子化，最后再透过电场来推动气流。
静音气冷技术运作示意图
4.2、被动散热
指仅通过散热器本身，将在LED照明过程中产生的热量分散出去，达到降低结温的效果，主要有直接自然对流散热和热管(平板热管、环路热管和翅片式热管)技术散热两种 热管：热管属于一种传热元件，它充分利用了热传导原理与致冷介质的快速热传递性质，通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量，具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点，并且由热管组成的换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小等优点。其导热能力已远远超过任何已知金属的导热能力。
5、新型散热材料
陶瓷材料：陶瓷属于非金属材料，晶体结构中没有自由电子，具有优秀的绝缘性能。它的传热属于声子导热机理，当晶格完整无缺陷时，声子的平均自由程越大，热导率就越高。理论表明，陶瓷晶体材料的最大导热系数可高达320W/mK。
塑包铝材料：铝是最好的散热材料，但是铝制品价格昂贵且使用频率较低，工艺本身受到极大限制，因而款式少，长期以往限制了其发展和更新的速度。塑料本身是绝缘体，而且散热性能较佳，价格低廉，但是相对金属来说，散热性能差一些，而具有革新意义的塑包铝成为散热首选。塑包铝结合塑料与铝的特性，增强了导热材料的安全性，也提升了散热套件的实用性、美观性，还在很大程度上降低了使用成本，是值得推广的安全散热材料。
镁合金材料：传统材料上，铜的热导率最高，是很好的散热材料，但铜的成本高、密度大，限制了其在散热器上的应用；铝的热导率较高、成本较低，是散热器的主要材料。镁的热导率虽比铝稍低，也属于良好的导热材料，镁合金的散热速率显著优于铝合金及铜合金，相对于原来广泛采用的Al合金，镁合金在LED照明散热材料方面具有广泛的应用前景，正受到国内外的广泛关注。
石墨烯材料：金属材料在LED散热应用方面存在难于加工、耗费能源、密度过大、导电、易变形以及废料难回收等诸多问题，几乎没有太大的降价空间。而纳米石墨烯导热塑料如应用在LED灯具散热上，其系统成本至少可以降低30%。石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的纳米新材料，是目前人类所发现的几乎完美的平面原子结构，其出色的导电、导热以及散热性能让各行各业均对其寄予厚望。
石墨烯属于稀土材料，正渐渐取代金属部件应用于LED灯具的导热零件，包括灯座、冷却散热灯杯和外壳等。石墨烯相对于金属材料，具有散热均匀、重量轻，造型设计灵活等特点。
多孔性物质：热量利用声子和震动的量化单位(作为载热粒子)穿过材料。当声子跑进一个孔里时，它会分散、损失能量。因此，声子不能有效地携带热量通过多层材料。这导致该材料的导热系数会比较低。而这一低导热率会提高热电转化效率。材料的孔越多，则导热系数越低，就越适合做热电材料。总的来说，研究人员发现当孔越小、挤得越密时，导热系数就越低。Niarchos 说他们的运算结果与其他实验得出的数据非常吻合。他们也表示，微纳米多孔材料基本上比无孔材料的热-电转化率要高出好几倍
聚合物材料：通常都是热绝缘体，但美国研究人员通过电聚合过程使聚合物纤维排成整齐阵列，形成一种新型热界面材料，导热性能在原有基础上提高了20倍。佐治亚理工学院乔治·伍德拉夫机械工程学院助理教授巴拉图德·克拉说，新的热界面材料是利用共轭聚合物聚噻吩制成的，其整齐的纳米纤维阵列既有利于声子的转移，也避免了材料的脆性。新材料在室温下的导热率达到4.4瓦/米·开尔文，并已在200℃温度下进行了80次热循环测试，性能依旧稳定；相比之下，芯片和散热片之间的热界面常用的焊锡材料，在回流的高温过程中工作时可能会变得不可靠
惰性液体冷却材料：新型LED替代灯依靠惰性液体冷却，实现高电流驱动下只需少量组件便可获得更高亮度。新产品系列有独特的结构设计，把LED面向外固定在金属插指上，灯泡内注入惰性液体用来散热，这样在配备较少灯具组件的情况下可达到很好的散热效果，从而实现高电流作业，获得高亮度。
液态金属：液态金属导热率远高于常规散热工质，能在一个较宽的温度范围（从室温直到2300℃）内始终保持液态，不会像普通液体易于因气液相变导致过高压力而发生危险，特别是由此研制成的散热器十分紧凑。经实验室对200至900瓦功率器件的散热测试表明，液态金属散热技术具有快速高效的热量输运能力，体现出了稳定可靠、能耗低等诸多领先于传统散热方式的优点，有望成为高端LED光源热管理的理想解决方案。
6、散热实例
6.1.LED显示屏的散热设计
1、空气流体力学，利用灯壳外形，制造出对流空气，这是最低成本的加强散热方式。
2、导热塑料壳，在塑料外壳注塑时填充导热材料，增加塑料外壳导热、散热能力。
3、铝散热鳍片，这是最常见的散热方式，用铝散热鳍片做为外壳的一部分来增加散热面积。
4、表面辐射散热处理，灯壳表面做辐射散热处理，简单的就是涂抹辐射散热漆，可以将热量用辐射方式带离灯壳表面。
5、导热管散热，利用导热管技术，将热量由LED全彩显示屏芯片导到外壳散热鳍片。在大型灯具，如路灯等是常见的设计。
6、风扇散热，灯壳内部用长寿高效风扇加强散热，这种方法造价低、效果好。但是，要换风扇就是麻烦而且也不适用于户外，这种设计较为少见。
7、液态球泡，利用液态球泡封装技术，将导热率较高的透明液体填充到灯体球泡内。这是目前除了反光原理外，唯一利用LED芯片出光面导热、散热的技术。
8、导热散热一体化--高导热陶瓷的运用，灯壳散热的目的是降低LED全彩显示屏芯片的工作温度，由于LED芯片膨胀系数和我们常的金属导热、散热材料膨胀系数差距很大，不能将LED芯片直接焊接，以免高、低温热应力破坏LED全彩显示屏的芯片。最新的高导热陶瓷材料，导热率接近铝，膨胀系可调整到与LED全彩显示屏芯片同步。这样就可以将导热、散热一体化，减少热传导中间过程。
6.2.汽车前大灯的散热技术
（1）.散热设计
汽车前大灯用LED是目前OSRAM公司最大功率的一种LEUMD1W4[3]；管芯散热设计选用了一种更利于散热的LE3S封装[1]。这种封装的特点是，以面积较大的铜合金散热垫为基座，管芯固定在基座中央。同时将LED基座与铝基板接触区域的绝缘介质剥离，使铜合金基座与铝基板直接接触。基座上的热直接传导至LED的外部。这种内部结构去处了管芯和基座之间的介质减少了热阻，更直接地将管芯的结温导出(见图2a)。
图2 ：汽车大灯用L ED、等效热阻散热路径图（点击图片放大）汽车前大灯主要散热路径是：管芯→铜合金基板→铝基板→散热器或机壳→环境空气，(见图2b)。若LED的结温为TJ，环境空气的温度为TA，散热垫底部的温度为Tc(TJ>Tc>TA)，在热传导过程中，各种材料的导热性能不同，即有不同的热阻。管芯传导到散热垫底面的热阻为RJC(LED的热阻)、散热垫传导到PCB面层敷铜层的热阻为RCB、PCB传导到环境空气的热阻为RBA，则从管芯的结温TJ传导到空气TA的总热阻RJA，RJA与各热阻关系为：RJA=RJC+RCB+RBA，铜合金基板和铝基板导热性能接近且热阻小，其导热性能就好，即散热性能也越好[2]。该散热结构的总热阻比常规结构减少近26%。
（2）、车灯环境的系统设计
由于现阶段的LED的输出光通量低，仅汽车近光灯就需要1000lm以上。考虑到汽车前大灯的配光要求以及电学、光学参数的稳定性，LED应用于汽车前大灯常需要集几颗甚至几十颗LED元件于一块模组中，才能满足车灯法规所需的要求。目前，我们针对O2star[1]和X2lamp产品的类似封装进行配光设计。其中OSTAR4chip车灯专用的LEUMD1W4[3]单只LED输出光通量大于350lm，阵列3只这种LED即可满足车灯1000lm的基本要求。
(1)扩大散热面积提高传导效率。在LED汽车前大灯近光单元设计中，3颗大功率LED阵列在铝基板上。这种紧密排列的大功率LED热量的高度集中和散热难度可想而知。试验样件的做法是铝基板与散热器紧密贴合固定。二者之间的填充了性价比较高且使用简单的导热硅脂，在整个散热系统中，硅脂层其实是散热关键之所在。目前主流导热硅脂的导热系数均大于1W/m·K，优质的可达到6W/m·K以上，试验选择了性价比较高导热率达到4。4W/m·K的TG2244导热硅脂。
图3：风冷和外置散热（点击图片放大）(2)强制对流提供与外界空气热交换。在散热片的背面加装风扇促使强制空气流动。风扇加速了散热片的热交换的同时，流动的空气也直接从PCB板上带走了部分热量。由于灯体的狭小且密封，与外界的空气对流几乎不可能。图3a所示风冷结构中风扇的强制对流可以缓解散热器中心区域与周围环境的温度不均匀，使灯体内部和灯体外壳的温度尽量接近。有助于将内部的热通过外壳和外置散热器传导出去。
(3)散热器部分外置。根据发动机舱内的分布及灯体安装的空间大小，将灯体散热器设计为内置和外置二个部分，如图3b所示。外置散热器设计在灯壳的上缘。内置LED产生的热由内置散热器传导到外置的散热片上，再通过对流散热。考虑到灯光通常在行驶时开启，发动机舱受到强对流风冷的作用，温度相对较低。加之车灯外壳上缘恰好暴露在车前盖的缝隙处，车辆行驶时车盖缝隙导入的气流流经外置散热片的翼片，外置散热器受到空气的风冷。外置散热器对灯内的降温发挥了很好散热作用。
7、心得体会
借此次写课程论文的机会，我对一些LED器件的散热技术进行了整理归纳，通过此次归纳整理，我不仅对LED的散热技术有了更深的认识和了解，而且自己也从这次的论文中学到了一些关于LED的散热技巧和掌握了一些常见散热问题的解决方法，同时本门课程和这次的论文学习也让我找到了大学及以后的努力方向。
8、结束语
本文通过对大功率LED灯发热原因的分析，并总结了多种散热方式和一些新型的散热材料，最后通过LED显示屏和汽车前大灯的散热实例剖析了散热技术在大功率LED灯领域的必要性和重要性。
9、参考文献
[1]李兴林，半导体照明工程技术，中国建筑工业出版社
[2]房海明，LED照明设计与案例精选，北京航天航空大学出版社
[3]http://lights.ofweek.com/2015-05/ART-220019-11002-28954868.html [4]http://lights.ofweek.com/2014-05/ART-220019-8140-28804690.html [5]http://lights.ofweek.com/2014-11/ART-220019-8420-28901318.html [6]http://lights.ofweek.com/2013-09/ART-220019-8500-28718209.html
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