大功率LED灯的制作及其应用技术解析

小功率发光管制做大功率半导体灯使用的元器件多，结构复杂，装配麻烦。但由于小功率发光管价格低，灯的生产成本低。
大功率半导体灯的热设计
灯体的热结构设计是制作半导体灯的另一个不容忽视的问题。虽然发光管是冷光源，工作时自身不是灼热体，但电流流过发光二极管时产生的电阻热还是会使灯体升温，半导体材料制作的发光二极管在高温下会迅速老化，光效下降。要减缓发光二极管的光衰，使半导体灯有长的使用寿命，必须降低发光管管芯的温度，要降低管芯的温度，就要降低灯体温度，并且要减小发光管和灯体之间的热阻，这就要求解决好半导体灯的散热问题。
解决散热问题主要靠合理的灯体结构。一种解决方案是使用2--3mm的铝扳做基扳，大功率管直接安装在铝板上，管子之间用引线相连。小功率管可以按照使用的发光管的数目在铝扳上打好孔径和发光管外径相同的孔，再将发光管紧配合镶嵌到铝扳上，发光管引脚在铝扳后面相连。灯的外壳也用金属材料制作，装好发光管的铝扳和金属外壳紧密装配，这样，灯工作时产生的热量可以通过铝扳传导到金属外壳上，金属外壳暴露在空气中，热量就可以通过辐射和对流散去。暴露在空气中的金属外壳的表面积要按照约每瓦50平方厘米考虑。为了既减小灯的体积又保证较大的散热面积，灯体外壳应该是带肋条的散热片结构。
最高管芯工作温度和热阻造成的管芯和管壳之间的温差是热设计最主要的考虑因素，对于大功率发光管来说，1瓦的大功率发光管热阻约20℃，也就是说，给标称功率1瓦的发光管输入1瓦的电功率管芯温度就比管壳高20℃。3瓦管热租约15℃，给3瓦管输入3瓦的电功率管芯温度就比管壳高45℃，因此，要使3瓦发光管制作的半导体灯和1瓦管制作的半导体灯管芯温度相同，3瓦管制作的灯灯体温度应该比用1瓦管制作的灯更低。反过来说，如果灯体温度相同，用1瓦管制作的灯管芯温度比用3瓦管制作的低。从这个意义上来看，用3只1瓦发光管作3瓦的灯比用1只3瓦管作3瓦的灯更有利于降低管芯的温度，并且3只1瓦发光管打出的光通量比1只3瓦发光管发出的光通量高。因此，用大功率发光管制作半导体灯要合理选择发光管。
为了减少发光二极管产生的热量，要选用光效高的发光管制做大功率半导体灯，因为在输入一定的电功率时，光效高的发光管发出的光能量高，发出的热能量必然少，这样就可以减小散热片的面积。
大功率半导体灯应用领域举例
一、彩色信号灯和彩色照明
大功率彩色信号灯和彩色照明如果用白炽灯做光源再滤光的办法，只能利用其中比例很小的有色光，大部分光谱都不能被利用，因此，实际光效极低。而用半导体灯，由于能用各种颜色的发光管直接生成所需要的光色，因此，实际光效比用白炽灯做光源再滤波的办法高得多，既节能又长寿命。典型应用如：信号灯、航标灯、草坪灯、广告灯、红灯笼等等。
二、背景灯 勾边灯
大功率广告灯箱用的背景灯，装饰装潢和桥梁建筑等用的勾边灯，用其他光源不好实现，发光二极管可以随意布局，并且还可以根据需要选用各种颜色。
三、景观灯
在公园，旅游区等景观照明，也可以发挥发光二极管布局灵活，颜色多样性的优势，使风景更加亮丽。
四、路灯等公共照明
有些城市已经开始用半导体灯做路灯或者用于其他公共照明，这也是未来半导体灯重要的应用领域之一。
从发展趋势来看，未来几年内商品化的大功率白光发光二极管的发光效率就会普遍超过100流明，大功率半导体照明的节能优势必将出现。随着生产技术水平的提高和产量的增加，发光管的生产成本也会不断降低。外围技术方面，模块化的发光管专用电源变换器的品种已经十分完备，可以提供从1伏直流电到交流市电的各种原始电源的恒流变换，单个变换器的功率范围从一瓦以下到几十瓦，变换器体积小，效率高，稳定性好，工作可靠。半导体照明的核心技术和配套技术都在趋于成熟，应用范围从专用到通用，从小功率到大功率不断扩展，第四次照明产业的革命将为人类社会带来新的光辉。