【深度分析】大功率白光LED路燈發(fā)光板與驅動(dòng)設計
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根據平方反比定律可知，在直角坐標系中，在某一點(diǎn)P（x，y，z）的光照度可以表示為式（3）：
其中ILED=LLED·ALED為L(cháng)ED的發(fā)光強度，LLED為L(cháng)ED芯片的亮度，單位cd/m2·sr，ALED為芯片的面積。
考慮只有兩個(gè)LED的組成簡(jiǎn)單陣列情況，芯片之間的距離為d，那么兩個(gè)LED組成的陣列的光照度公式（4）為：
通過(guò)調節兩個(gè)芯片之間的距離d，得到比較均勻的照明區域所示，通過(guò)對E求兩次導，使得在（x，y）=（0，0）的位置d2E/dx2=0，得到最大平坦條件：
對于N×N陣列的LED模塊：
當N為奇數時(shí)，總的光照度公式（6）為：
當N為偶數時(shí)，總的光照度公式（7）為：
計算各LED芯片間的距離的方法與兩管的計算方法相同。圖13為仿真模擬結果。當兩個(gè)點(diǎn)光源的距離為dmax時(shí)在坐標零點(diǎn)附近的照度是均勻的，否則將出現暗區。
圖13LED雙芯片之間發(fā)光圖樣重疊（歸一化）分布示意圖（（a）d=dmax，（b）d》dmax）
大功率白光LED芯片陣列---路燈發(fā)光板的驅動(dòng)與亮度調節技術(shù)
發(fā)光半導體屬于直流驅動(dòng)元件，驅動(dòng)方式有：
恒壓驅動(dòng)有文獻也稱(chēng)為電阻限流驅動(dòng)方式和恒流驅動(dòng)方式兩種。相比之下，恒流驅動(dòng)PWM調亮方式來(lái)驅動(dòng)大功率白光發(fā)光二極管要優(yōu)于恒電壓驅動(dòng)調節工作電流方式來(lái)調節亮度的方式。
因為大功率白光發(fā)光二極管只有在特定的電流區間內才能發(fā)出純正的白光，對照明場(chǎng)景內的景物有最強的再現能力即演色性，但是這個(gè)電流范圍非常窄。LED的響應時(shí)間一般只有幾納秒至幾十納秒，適合于頻繁開(kāi)關(guān)以及高頻運作的場(chǎng)合，因此可以方便地通過(guò)周期性的改變脈沖寬度，亦即控制占空比的方式來(lái)實(shí)現對LED亮度的調節，例如要將亮度減半，只需在50%的占空周期內提供電流就可以實(shí)現了?？蛇x擇200~300Hz的開(kāi)關(guān)頻率來(lái)進(jìn)行PWM亮度調節，這是因為人眼無(wú)法分辨超過(guò)40Hz的頻率的變化，但是太高的頻率又會(huì )引起白光顏色發(fā)生移位和亮度調節非線(xiàn)性，恒流驅動(dòng)PWM亮度調節方式是工作在某個(gè)特定的正向電流下，LED能顯示出最純的白光，不會(huì )象調節工作電流方式調節亮度那樣隨著(zhù)工作電流偏離這個(gè)值，大功率高亮度白光LED發(fā)出的光會(huì )產(chǎn)生偏色現象。另外，大功率高亮度白光LED都是工作在大電流下，因此其在工作時(shí)必然會(huì )產(chǎn)生大量的熱量。隨著(zhù)工作溫度的升高，LED器件的性能會(huì )降低，因此散熱對LED器件工作性能影響很大。在使用PWM控制方式時(shí)和脈沖平均電流和直流電流大小相等的情況時(shí)，LED器件會(huì )有更低的溫度，外量子率比較高，所以有更高的發(fā)光亮度，也更加節電。而且PWM方式使用控制電路實(shí)現起來(lái)也比較容易。
結論
在LED路燈發(fā)光板設計過(guò)程中要保證大功率白光LED的發(fā)光效率和每個(gè)LED芯片光發(fā)射的適當交叉覆蓋。大功率白光LED的發(fā)光效率與芯片設計、封裝方式、驅動(dòng)方式、溫度等因素密切相關(guān)。為盡量提高大功率白光LED路燈發(fā)光板的電/光轉化效率，設計中從大功率白光LED發(fā)光芯片設計入手，采用增加發(fā)光芯片面積、電極優(yōu)化、發(fā)光芯片倒裝焊接在高導熱熱沉材料襯底、保型涂粉等技術(shù)，保證了大功率白光二極管最大電/光轉化率和所發(fā)出白光的均勻度。大功率白光LED畢竟屬于點(diǎn)光源，發(fā)光過(guò)程中熱量集中，并且當LED結溫超過(guò)120℃時(shí)將產(chǎn)生嚴重光衰和偏色。根據有限元分析軟件對單管大功率白光LED倒裝焊接封裝于高導熱熱沉層封裝模型的熱阻分析可知：采用高導熱熱沉的單管大功率LED的封裝方案，外加散熱基板面積的尺寸很大程度影響芯片的結溫，在空氣自然對流下，其直徑要大于20mm才能使LED芯片在120℃以下工作。而采用的COB技術(shù)封裝的LED模塊，很容易實(shí)現在空氣自
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