簡(jiǎn)述大功率LED在信號燈中的應用

led是一種場(chǎng)致發(fā)光光源，其發(fā)光原理是在P-N結兩端加上正向電壓，則P區中空穴會(huì )流向N區。而N區中的電子會(huì )流向P區。隨著(zhù)少數載流子和多數載流子的復合放出能量，其中一部分能量轉化為熱，另一部分能量轉化為光。

LED的發(fā)光顏色決定于基體和滲雜的材料，除白光外基本上都是較純的單色光，光色容易控制，因此可廣泛地應用于各種交通號志燈、手號志燈、顯示屏等。傳統的鐵路手持號志燈采用普通白熾燈泡或充氣白熾燈泡作為光源，通過(guò)紅色、綠色、黃色的聚碳酸酯濾色片產(chǎn)生相應的紅色信號、綠色信號、黃色信號，一方面在聚碳酸酯加工成型過(guò)程中添加色粉量很難準確控制，導致產(chǎn)生的顏色不純正，另一方面聚碳酸酯在長(cháng)期使用后，特別是在太陽(yáng)光照射下會(huì )降解發(fā)黃，影響顯示出來(lái)的顏色。而且白熾燈泡使用壽命只有十幾個(gè)小時(shí)，更換頻繁，連續工作時(shí)間也達不到所要求的10小時(shí)以上，燈具也較重，攜帶不便。

目前已經(jīng)有很多廠(chǎng)商采用紅色、綠色、黃色LED作為信號光源，也有一些廠(chǎng)商采用多個(gè)超高亮白色LED作為白色光源，但是白光由于光效低、功率小，照度不夠，因此僅能作為信號使用而不能起到工作照明作用。

由于LED的光效提高到與白熾燈相近，并且增加了顏色的變化范圍，使其具有了成為號志燈光源的基礎，而其響應時(shí)間短、發(fā)熱低、能耗低以及壽命長(cháng)、維護費用低等優(yōu)勢，馬上使LED在號志燈中有了大量應用。隨著(zhù)光學(xué)設計的不斷改善，加上LED光效不斷提高，號志燈需要使用的LED管數也從一開(kāi)始的四、五百顆降到現在的一百來(lái)顆，甚至幾十顆。

大功率LED比一般LED在號志燈中應用優(yōu)勢：

1.使用材料不同：一般使用環(huán)氧樹(shù)脂作為安裝板，而大功率LED需要使用鋁基線(xiàn)路板（MCPCB）。

2.生產(chǎn)制程不同：一般LED使用波峰焊機或手工焊均可，而大功率LED需要使用貼片焊機。

3. 配套的電子組件不同：因為焊接制程不同，因此與一般LED配套的電子組件也是需要使用波峰焊機或手工焊的一般組件，而與大功率LED配套的電子組件都需使用貼片組件。

4.自動(dòng)化程度不同：由于生產(chǎn)制程不同，SMD(貼片式)生產(chǎn)的自動(dòng)化程度高，可以使用流水化生產(chǎn)線(xiàn)，而一般LED和一般組件由于外觀(guān)、結構差異較遠，因此有相當一部分工作如插管等都需手工完成，這樣導致兩者加工所需的工時(shí)也不同。

5. 加工性能保障不同：由于靜電防護等措施是影響LED使用壽命的重要因素，而一般LED生產(chǎn)的自動(dòng)化程度不高，因此靜電防護等措施比較難以實(shí)施，因此大功率LED的生產(chǎn)制程比較容易保證LED的完好性能。

6.整合程度不同：由于大功率LED采用貼片式制程，因此其電子組件可以高度整合，可以把燈板和電源等都做得很少，而一般LED及其配套組件難以實(shí)現。

7. 結構設計要求不同：因一般LED功率小，單個(gè)LED發(fā)熱低（當然這些LED承受發(fā)熱的能力也低，散熱效果也差），而其分布在整個(gè)發(fā)光面內，因此對其散熱方面的改善措施難以實(shí)施，而大功率LED相對集中，又是使用貼片制程安裝在鋁基板上，因此可以容易設計一些散熱器，把該燈板直接安裝在上面以改善其散熱效果。

8.配光設計要求不同：一般LED因為使用的管數多，均勻分布在整個(gè)發(fā)光區域內，因此配光時(shí)需要針對LED做對應，而大功率LED管數使用較少，一般300mm號志燈使用12顆甚至8顆就可達到要求，因此把整個(gè)燈板置于發(fā)光面的軸心附近，在配光時(shí)近似地當作集中光源來(lái)進(jìn)行設計。

9.使用效果不同：一般LED由于發(fā)出的光出射角上，而又分布在整個(gè)發(fā)光表面的范圍內，相互之間的間距較大，因此投射在發(fā)光表面的效果是能比較明顯地看出點(diǎn)狀分布的發(fā)光光源，并且由于LED光源本身光強分布中存在強弱，加上封裝中經(jīng)常存在光斑不均勻，整個(gè)發(fā)光表面勢必存在明暗之分，加上配光時(shí)采用的是一一對應的方式，因此在有一個(gè)或一串LED失效的情況下，會(huì )出現暗班斑，從而影響整個(gè)號志燈的光效和圖形。而大功率LED由于相對比較集中，在配光時(shí)也近似地當作集中光源進(jìn)行，因此上述缺陷均能避免。

10.使用壽命不同：由于大功率LED具有管數少，支路少，因此容易使用支路恒流的電源，保證各個(gè)LED有著(zhù)相同的供電環(huán)境，即使其中有個(gè)別失效，也不會(huì )影響到其它LED的供電電流。散熱效果好，節點(diǎn)溫度相對就會(huì )降低，因此壽命就會(huì )延長(cháng)。允許工作電流較大，是一般LED的十幾倍，因此電流控制波動(dòng)幾個(gè)毫安，對大功率LED根本不會(huì )造成影響，而相對于一般LED，卻可能是致命的打擊，因此對電源精確控制的依賴(lài)性較小，也有利于提高壽命，因此可以延長(cháng)使用壽命。