飞利浦LED产品介绍

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,LED,產品介紹,目 錄,LED,和,LED,照明,飛利浦,LED,照明的發展,LED,產品特徵及應用特點,LED,的產品局限及影響,LED,五大關鍵因素,飛利浦,LED,照明產品,LED,和,LED,照明,飛利浦,LED,照明的發展,LED,產品特徵及應用特點,LED,的產品局限及影響,LED,五大關鍵因素,飛利浦,LED,照明產品,目 錄,什麼是,LED,？,LED,：,Light Emitting Diode ,發光二極體的英文縮寫,簡稱,LED,LED,：,是一種固態的半導體器件，它可以直接把電轉化為光,LED,發光二極體發光原理,加上正向偏壓,載流子複合,釋放能量,p,型半導體,(,空穴多數,),n,型半導體,(,電子多數,),空穴與電子複合放出的過剩能量變為光或熱,能帶間隙,可見光,P-n,結,空穴流向,n,型材料,電子流向,p,型材料,光子,LED,光效的發展,0,50,100,150,200,1920,1940,1960,1980,2000,2020,年代,發光效率,(lm/W),電子氣體放電燈,螢光燈,白熾燈,鹵素燈,傳統白熾燈,反射燈,金屬鹵化物燈,汞燈,高壓鈉燈,最佳,LED,白色,LEDs,發光 二極體,高功率,LED,:,Luxeon,卓越的流明保持性,備註：,Luxeon,在,5,萬小時後，保持原亮度的,70%,； 在,10,萬小時後，保持原亮度的,50%,；,LED,光通量隨時間的變化,傳統,LEDs,LED,光通量,/,單顆,(,流明,),年代,傳統,LEDs:,在過去的,30,多年,每,18,至,24,個月單顆,LED,的光通量翻一倍,Luxeon:,先進的高功率晶片和封裝技術在外形和性能上有很大的發展,節電和選擇應用照明產品的潛在節電,資料來源,: “LED,在,Niche,照明應用中的節能評估報告“,. Department of Energy, November 2003,數千小時年,白熾燈,螢光燈和,LED,的期望壽命,規格化光輸出,實際資料點,對數曲線圖,42天,注:在70,mA,55,0,C,的情況下,對,HPWA-MH00 LEDs,的壽命測試結果,老化,(,在恒定電流和溫度下的材質老化,),0%,50%,100%,150%,200%,-40,-20,0,20,40,60,80,100,120,接點溫度,TJ C,相對光輸出,(LOP) %,藍色,紅色,黃色,LED,性能與溫度的關係,80,85,90,95,100,0,5,10,15,20,25,30,Years ,可靠性 (%) ,LED,焊接點,電子附件,LEDs:,系統可靠性如交通信號燈,光源尺寸,TL8,TL5,SOX,MHD,Fluorescent,Fluorescent,Low Pressure Sodium,Metal Halide,High Pressure,Iodides,High Pressure Sodium,High Pressure Mercury,Induction Fluorecent,Fluorescent,Incandescence,Halogen,Ceramic,Discharge,HPI Plus,SON,HPL-N,QL,CFL-I,SDW-T,CDM-R,GLS,Masterline,Plus,LED,目 錄,LED,和,LED,照明,飛利浦,LED,照明的發展,LED,產品特徵及應用特點,LED,的產品局限及影響,LED,五大關鍵因素,飛利浦,LED,照明產品,世界第一的照明供應商,-,飛利浦,世界第一的,LED,供應商,-,惠普,建立合資工廠,-2005,年飛利浦控股,2001,年,ObstiVision,用於飛行警報的低強度,LED,障礙物燈。與傳統的障礙物照明系統相比節省高達,95%,的能量,2002,年,飛利浦和,HP,的合資企業是首家引入光效,100 Lm/W,，壽命,100,，,000,小時的,LED,的公司,2005,年,飛利浦收購了全球最好的,LED,生產廠商,LUMILEDS,公司,2006,年,飛利浦在中國建立了全球首個,LED,團隊,專業對,LED,進行研發,生產和市場推廣,是什麼,?,傳統,LED,的性能,環氧圓頂透鏡,陽極引線,陰極引線,反射杯,半導體觸點,陽極導線,局限性:,很高的熱阻,(200 K/W),環氧樹脂的溫度最高到,T 120,0,C,環氧樹脂對藍光和紫外線敏感,光通量輸出下降,輸入功率,0.1 W,典型的光輸出為,2-3,流明,高功率,Luxeon LED,的性能,有專門的與導電途徑分離的散熱途徑,優良的熱性能允許有高的驅動電流,陰極導線,金線,散熱基片,熱量,ESD,晶片保護裝置,晶片粘結,LED,晶片,封膠,塑膠透鏡,光輻射,LED,晶片,晶片保護裝置,塑膠透鏡,注,: ESD,是靜電放電,(Electrostatic Discharge),的意思,高功率,Luxeon LED,的性能,More Light,Die Technology,Thermal Capability,Increased Currents,Superior Packaging,Lower Thermal Resistance,Surface Mount Capability,Lower Costs,Reduce piece count,Reduced thermal needs,Common manufacturing methods,Greater Design Flexibility,More usable light,Simpler thermal design and management,Manufacturing options,RoHS Compliant,JEDEC 2A,什麼是晶片選用,(Binning)?,定義,:,晶片製造的外延上可以分成許多具有共同操作特性的微元區,(Bin),則,Bin,可用三個參數來區分,其參數為,顏色,光輸出和正向電壓,.,所以要完成一粒,LED,光源,需要,100%,的檢測,檢測三個指標,(,功能性,;,顏色,光輸出,正向電壓,;,每粒表示,Bin),顏色,光通量,正向電壓,Vf,所有分區,波長在 寬度的分區,(Bin),Vf,正向電壓在 範圍的分區,(Bin),光通量在,30%,範圍的分區,(Bin),5mm LED,的晶片製作,在3英寸的外延片上,可以製造出大約3萬粒左右的5mm LED的芯,但在3英寸的外延片上製作的芯粒是可以分成很多BIN的.像 色局部的芯粒是整塊外延片上比較好的芯粒,越往外芯粒越不穩定,最外面的邊緣地帶的芯粒,是整個外延片上品質最差的.所以實際上一塊LED外延片上的LED芯粒的VF值、波長和光亮度都是不一樣的,因此可以分成很多的BIN.,3英寸,LED,晶片的來源,LED,的散熱,由於LED的光譜中不包含紅外局部,因此LED的熱量不能靠輻射散出,因此稱LED是“冷光源。,但目前LED的發光效率僅能達到10%-20%,也就是說,還有80%-90%的能量轉換成了熱能,如果LED晶片的熱量不能散出去,會加速晶片的老化,還可能導致焊錫的融化,使晶片失效.因此為了保證LED的壽命,散熱成了大功率LED應用的一個關鍵因素.,高功率,Luxeon LED,的性能,World leader in phosphor converted white LEDs,Patented conformal phosphor coating gives highest CCT stability over all viewing angles,Large color,shift at edges.,Blue tintsindicating thinphosphor layer,Luxeon,Competition,LED DIE,Submount,Die attach epoxy,Reflector cup,Phosphor,Reflector cup,Phosphor,Die attach epoxy,LED die,High quality white light due to even phosphor coating,5,mm Lamp,Heat,LED Chip,Heat,Cathode,Pin,-,+,Copper Cladding,SuperFlux,LED Chip,Anode Lead,Body,Plastic Lens,Heat,Cu Slug,Luxeon,從,LED,封裝結構比較其散熱,(2),無論是,5mm,還是,SuperFlux,都包含熱和電的路徑,;,SuperFlux,增加了熱傳導,它有兩個陰極管腳,而且是用更厚的銅做成,.,Luxeon,的封裝包括了一個專門的熱傳路徑,.,0%,50%,100%,150%,200%,-40,-20,0,20,40,60,80,100,120,Junction Temperature TJ ,0,C,Relative Light Output (LOP),Amber,Red,Green,Blue,White,Cyan,Royal Blue,70%,60,O,C,溫度對,LED,的影響,(1),溫度升高會降低LED的光輸出, 因此燈具設計時須考慮其散熱, 最好外殼不超過50oC. 下圖溫度是結溫(Tj) 而非燈具溫度, 燈具外表溫度與結溫關係視散熱及結構設計而定, 一般最少有10oC的差異.,10 Hrs/day, 4000 Hrs/year,20K Hrs in 5 years,LED,燈具壽命,(1),LED,壽命方面,雖然單顆,LED,號稱其壽命長達,10,萬小時,但其應用時必須搭配電源轉換電路,故,LED,照明器具整體壽命便必須就光電整合應用加以考量,;,以現今電力電子轉換及材料技術而言,LED,照明器具整體壽命大約在,2,萬小時左右,.,LED,燈具壽命,(2),LED,壽命方面,雖然單顆,LED,號稱其壽命長達,10,萬小時,但其應用時必須搭配電源轉換電路,故,LED,照明器具整體壽命便必須就光電整合應用加以考量,;,以現今電力電子轉換及材料技術而言,LED,照明器具整體壽命大約在,2,萬小時左右,.,估算值,0,50,100,150,200,250,300,350,400,0.0,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0,3.5,4.0,Forward Voltage (V),Forward Current (mA),Red, Reddish Orange,Amber(AlInGaP),Royal Blue, Blue, Cyan,Green, White (InGaN),Larger LED to LED,variations,Threshold Voltage,LED,的驅動線路,(1),LED的驅動線路設計對其性能幾壽命影響機大, 通常建議的設計包含以下限制:,定電流線路能提供較佳的光輸出/顏色一致性, 並減少LED失效機會.,防止同一驅動器使用並聯LED回路.,高功率,Luxeon LED,的性能,Enables higher drive current operation without extensive thermal design,Reduces the complexity and cost of the heat sink,Allows never before possible designs e.g: No Heat Sink,More usable light, lower cost per lumen, lumen mm,2,=,Luxeon K2,什麼是,LED,照明？,LED,照明是多個專業應用領域的整合：,半導體、光學、熱能、電子、結構、系統集成、電腦軟體、傳統照明設計,LED市場,重視亮度,重視照度,靜態照明,動態照明,(,調光和,RGB),目 錄,LED,和,LED,照明,飛利浦,LED,照明的發展,LED,產品特徵及應用特點,LED,的產品局限及影響,LED,五大關鍵因素,飛利浦,LED,照明產品,PIHILIPS,產品優勢,PHILIPS,擁有世界上最好的,LED,產品之一,LUMILEDS,公司,95%,的股份,在,LED,產品的品質控制上以及在,LED,的,bin,的選擇上有著非常大的空間,PIHILIPS,提供整套的控制系統,和完善的解決方案,幫助客戶解決,LED,系統工程所有問題,PIHILIPS,悠久的傳統照明優勢,與新興的,LED,照明概念相結合,全方位的為客戶打造整體照明方案,.,PHILIPS,在世界照明領域中在產品結構上始終保持著領先地位,決定了,PHILIPS,在,LED,產品的堅實的技術基礎,PIHILIPS,的良好品牌形象,要求,PHILIPS,在任何產品上的服務和保障始終做的最好,LED,產品的特徵,(,一,),超長壽命(50000至100000小時),低維護本钱,節能,比白熾燈和鹵素燈光效高許多,特別緊湊的尺寸,設計靈活性高,優異的光學控制性能,能使系統效率達到最大狀態,顏色飽和度大,無需濾色片校正,顏色和色溫容易控制,無紫外線和紅外線,全範圍不間斷的亮度調節成為可能,同時顏色不會偏移,固體照明無需支援光源的設備,抗振動,LED,產品的特徵,(,二,),快速開關,開關次數在1,000,000,000次以上,無汞,綠色環保,冷起動性能(-400C),平安,低壓直流驅動,啟動時間短、結構牢固,發光體接近點光源有利於LED的燈具設計、薄型燈具、燈具材料選擇範圍大,不需要加發射器,LED,體積小在工程上的靈活應用,LED,的色彩控制情景表達,LED,顏色飽和度大的渲染力,LED,的圖像表達能力和資訊傳遞,LED,燈具構造的點,線,面的靈活應用,LED,光束角的靈活應用,LED,的低電壓的靈活應用,LED作為新的光源，有它自身的發光機理與特點。在光學設計中充分利用LED的優勢，將會在照明設計中書寫新的篇章。,A-直接光源,LED利用可以形成點發光、線發光和麵發光的發光形式。點發光的燈具可以是通透，也可以是無外表，甚至可以外表亮度不需要很高，光對於環境往往起到定向的作用。線發光的LED用於輪廓照明的情況較多，也可以用於線條狀面的發光，產品需要系列化，根據建築物的形態及環境亮度，需要有不同管徑大小和不同外表亮度的產品。面發光的LED是將模組化的LED拼裝，形成發光的外表。可以形成圖案，也可以混色，通常用於塊面裝飾照明，如樓宇、牆壁、地面、舞臺等。,B- 間接光源,光通過介質的反射、折射、透射等來實現照明設計要求，充分利用LED的體積小、可塑性強，靈活的利用LED的特點來表達設計主題，通常應用在廣告招牌、工藝品展示、氣氛的渲染等,C-,投射光源,隨著大功率,LED,的發展，,LED,泛光照明離生活越來越近，投射光源的使用將得到更大的空間，光照圖式可以是扇形的，也可以是平行光束，可以是彩色的，也可以是單色的。這是,LED,投射燈具完全可以做到的。扇形的光束用於照射垂直的柱面或窗間牆面，而平行的光束可以照射連續的牆面，形成漫射光照明。,D,動態變化,RGB,技術，對圖案、顏色、光強和時間的控制、使得,LED,的顏色理論上可以實現無數種。,LED,發光的光強與色彩產生預先程式設計的動態變化，展示了光的運動，這主要依賴於數位控制技術相結合的方式。照明設計和建築師已經認識到,LED,強大的可變化效果，尤其在控制和美化方面，他們對,LED,的應用也加速了,LED,的發展速度。採用為,LED,全彩燈具設計的控制器，通過電腦編程，可以控制燈具同步或非同步進行色彩變化和快速色彩動作變化。,室內裝飾照明,適合 間接光源 和投射光源如,:,飯店、餐館、商場、店鋪設計、舞臺照明等。,室外景觀照明適合範圍比較廣泛,:,適合直接光源、間接光源 、投射光源和動態變化如,:,建築立面、景觀、環境、高架道路、橋樑、體育場、,機場、醫院、古建築、水景等。,目 錄,LED,和,LED,照明,飛利浦,LED,照明的發展,LED,產品特徵及應用特點,LED,的產品局限及影響,LED,六大關鍵因素,飛利浦,LED,照明產品,LED,產品的局限性,效率: 是螢光燈光效的30%, 要達到150lm/W以上還要提高5倍的光效,綠色的,光效提高是最關鍵的,本钱: 要和已經存在的技術比較最初本钱每流明需降低100倍美金,散熱: 散熱處理要求有新的設備途徑,晶片選用: 顏色點的控制和一致性的提高,低電壓設備,非規範類產品,影響,LED,六大因素,LED,晶片的來源,LED,的散熱,LED,的光衰,LED,的靜電防護,LED,的防水,LED,的驅動控制,LED,的散熱,Normal,Normal,LED發光是靠電子在能帶間躍遷產生光，其光譜中不包含紅外局部，LED的熱量不能靠輻射散出，因此LED是“冷光源。,目前LED的發光效率僅能達到10%-20%，也就是說，還有80%-90%的能量轉換成了熱能，如果LED晶片的熱量不能散出去，會加速晶片的老化，還可能導致焊錫的融化，使晶片失效。因此為了保證LED的壽命，散熱成了大功率LED應用的一個關鍵因素。,LED,的散熱,改進,LED,的封裝結構，使熱量更容易散出來。,一,.,用倒裝焊的結構，利用矽片來散熱,二,.,用極薄的導熱膠將,GaN,晶片粘在方型的鋁熱沉上，與,5mm,的,LED,僅靠碗狀模具散熱相比，更有利於熱,量的傳輸。,三,.,使用中將封裝好的,LED,固定在合適的散熱板上。,LED,的散熱,Luxeon LED,橫截面視圖,LED,封裝結構比較,陰極導線,金線,散熱基片,熱量,ESD,晶片保護裝置,晶片粘結,LED,晶片,封膠,塑膠透鏡,光輻射,環氧圓頂透鏡,陽極引線,陰極引線,反射杯,半導體觸點,陽極導線,LED,的散熱,優越的流明維持係數,典型白熾燈,LED,的光衰,優越的流明維持係數,種類 壽命,(,小時,),2,000,4,000,6,000,10,000,50,000,普通白熾燈,壽命,壽命結束,5mm LED,光衰,30%,40%,50%,70%,流明維持率,70%,60%,50%,30%,LUXON LED,光衰,可忽略,可忽略,可忽略,10%,30%,流明維持率,90%,70%,LED,的光衰,LED,的防靜電,材料之間發生磨擦與分離會產生靜電；物體外表的原子與電子發生轉移或轉換會產生靜電。適合30000伏電壓的靜電電荷是很尋常的，而且很容易產生。相比之下，僅僅是10伏的放電也可能摧毀一個敏感裝置。 LED是對靜電敏感的設備，尤其是綠色LED相對而言更容易被靜電損壞。如果LED被靜電擊穿後，暗淡、模糊、熄滅 等現象。相對其他光源來說，靜電對LED產生的破壞非常嚴重，很快就會不同品質檔次的LED抗靜電能力也不一樣，品質檔次高的LED抗靜電能力要強一些,LED產品在加工生產、運輸、安裝的過程中要採用一定的防靜電措施，如：工作臺要接地，工人要穿防靜電服裝，帶防靜電環，以及帶防靜電手套等，有條件的可以安裝防靜電離子風機，同時也要保證車間的濕度在65%左右，以免空氣過於乾燥產生靜電。運輸時的車隊、箱子或其他設備。,LED,的防水,原則上電器如果進水，都會造成電路上的短路，造成電器的損壞。,LED,也是如此，所以我們在,LED,燈具的結構上,接線上,以及,LED,的驅動上儘量做到防水工作。,一、 燈具採用灌膠和防水,LED,模組,二、 接線端頭採用防水接頭或採用密封防護,三、 採用防水,DRIVER,四、在非浸泡的情況下，預留通風，排氣孔，保持水汽的及時揮發。,在燈具內採用品能獨特的防水灌膠技術，並配合使用防水,LED,模組、接線保護和防水,DRIVER,，達到三重防水的效果，確保,LED,的使用壽命。,LED,的驅動及控制系統,影響LED專案的除了單溫度,防水外, 電壓、電流對於整個工程也非常重要。由於LED的特性所致，微小到幾毫安培的電流波動也會對LED的壽命與光衰產生極大的影響。 當外界環境溫度升高後，LED光源內阻會減小，假设使用穩壓電源供電會造成LED工作電流升高，當超過其額定工作電流後，會影響LED產品的使用壽命，嚴重的將使LED光源“燒壞，因此最好選用恒流源供電，以保證LED的工作電流不受外界溫度的影響,通常,我們對LED採用定電壓、定電流技術，使得通過每顆LED的電流均為恒流、恒壓;從而保證了LED的亮度與壽命。,以,5mmLED,舉例說明：,當電壓達到,時，,LED,上的電流為標準值,20mA,，處於正常工作範圍,當電壓達到,時，,LED,上的電流為,50mA,，已經超過了,LED,的正常使用標準，其壽命及光衰會大幅度的下降,當電壓達到,時，,LED,上的電流為,110mA,，那麼,LED,將會快速死掉。,LED,的,I-V,曲線圖,LED,的驅動及控制系統,假設當,LED1,損壞發生短路時，線路,A,上其餘,LED,繼續工作，但由於,LED1,的短路，導致線路,A,，,B,，,C,上的其餘,LED,電流都加大，其結果是加快其餘,LED,的死亡。,AC220V,電能轉換電路,DC24V,電阻,LED 1,LED N,線路,A,線路,B,線路,C,LED,的驅動及控制系統,定電壓輸出缺點,1R上的功率消耗，抵消了LED省電之訴求,2VF的不穩定性，使得量產時電流的精度範圍受到限制,3串聯中的LED有一個不良時，VF減少造成電流加大，以致整組過流，發熱，終到光衰嚴重，對使用者造成LED易損害的觀念上的誤導。,4制程上以分Bin的方式，仍難控制整體量產時的品質。,5串聯的LED越多，電流的精度越難控制，造成量產上的困擾。,6串聯的LED越多，光源的信賴度越低,LED,的驅動及控制系統,定電壓定電流電路示意圖,定電壓和定電流的電路，使每顆,LED,上的電流都保持一個恒定的值，保證,LED,的壽命。,假設,LED1,因損壞發生短路時，線路,A,上的其餘,LED,還是保持原來恒定的電流，不影響工作和壽命。,假設,LED1,因損壞發生斷路時，線路,A,上的,LED,全部停止工作。,但線路,B,上的,LED,繼續保持原來 電流和正常的工作狀態。,AC220V,電能轉換電路,DC24V,定電流控制電路,70mA,LED 1,LED N,線路,A,電能轉換電路,DC24V,定電流控制電路,50mA,LED A,LED N,線路,B,Superflux,紅色,Superflux,綠色,LED,的驅動及控制系統,