何為LED燈具的功率因素?功率因素是LED燈具的一個(gè)重要參數(shù)，了解什么是功率因素有利于我們進(jìn)一步了解LED燈具。
1、 功率因素
功率因子表征著燈具輸出有功功率的能力。功率是能量的傳輸率的度量，在直流電路中它是電壓V和電流A和乘積。在交流系統(tǒng)里則要復(fù)雜些：即有部分交流電流在負(fù)載里循環(huán)不傳輸電能，它稱為電抗電流或諧波電流，它使視在功率( 電壓Volt乘電流Amps)大于實(shí)際功率。視在功率和實(shí)際功率的不等引出了功率因素，功率因素等于實(shí)際功率與視在功率的比值。所以交流系統(tǒng)里實(shí)際功率等于視在功率乘以功率因素。
即：功率因素=實(shí)際功率/視在功率。只有電加熱器和燈泡等線性負(fù)載的功率因素為1，許多設(shè)備的實(shí)際功率與視在功率的差值很小，可以忽略不計(jì)，而像容性設(shè)備如燈具的這種差值則很大、很重要。最近美國PC Magazine 雜志的一項(xiàng)研究表明燈具的典型功率因素為0.65，即視在功率(VA)比實(shí)際功率(Watts)大50%!
2、 視在功率
視在功率：即交流電壓和交流電流的乘積。用公式表示為：S=UI。式中，S是額定輸出功率，單位是VA(伏安);U是額定輸出電壓，單位是V， 如220V、380V等;I是額定輸出電流，單位是A。視在功率包括兩部分：有功功率(P)和無功功率(Q)。有功功率是指直接做功的部分。比如使燈發(fā)亮、使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)、使電子電路工作等。因?yàn)檫@個(gè)功率做功后都變成了熱量，可以直接被人們感覺到，所以有些人就產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)覺，即把有功功率當(dāng)成了視在功率，孰不知有功功率只是視在功率的一部分，用式表示：P=Scosθ=UIcosθ=UI?F。式中，P是有功功率，單位是W(瓦);F=cosθ被稱為功率因子，而θ是在非線性負(fù)載時(shí)電壓電流不同相時(shí)的相位差。無功功率是儲(chǔ)藏在電路中但不直接做功的那部分功率，用式表示：Q=Ssinθ=UIsinθ。式中，Q為無功功率，單位是var(乏)。
3.無功功率
對(duì)于燈具和其它一切靠直流電壓工作的電子電路，離開無功功率是根本無法工作的。一般用戶都認(rèn)為燈具之類的設(shè)備只需要有功功率，而不需要無功功率。既然無功功率不做功，要它何用!于是他們當(dāng)然就認(rèn)為功率因子為1的燈具最好。因?yàn)樗芙o出最大輸出功率。然而，實(shí)際情況并非如此。
假如有一燈具，當(dāng)交流市電輸入后進(jìn)行整流，就得到脈動(dòng)直流電壓，若不將脈動(dòng)電壓進(jìn)行任何加工，就直接提供給燈具，毫無疑問，電路根本無法正常工作。雖然這時(shí)燈具的功率因子接近于1，可這又有何用呢。為了讓燈具電路能正常工作，必須向其提供平滑了的直流電壓。這個(gè)“平滑”工作必須由接在燈具整流器后面的濾波電容器來完成。這個(gè)濾波器就像一個(gè)水庫，電容器里面必須儲(chǔ)存足夠數(shù)量的電荷，在整流半波之間的空白時(shí)，使電路上的工作電壓仍不間斷，能保持正常電平。換句話說，即使在兩個(gè)脈動(dòng)半波之間無輸入電能時(shí)，Uc的電壓電平也無顯著的變化，這個(gè)功能是靠電容器內(nèi)的儲(chǔ)能來實(shí)現(xiàn)的，儲(chǔ)存在電容器內(nèi)的這部分能量就是無功功率。所以說，燈具是靠無功功率的支持，才能保證電路正確運(yùn)用有功功率實(shí)現(xiàn)正常使用的。因此可以說，燈具不但需要有功功率，也需要無功功率，兩者缺一不可。
為適應(yīng)不同需求，很多燈具都需要配置反光罩或透鏡，目的是對(duì)光源發(fā)出的光線進(jìn)行調(diào)整，讓其射向我們所需要的方向，這也被稱為是燈具的配光。
透鏡可分為對(duì)稱型和非對(duì)稱型，也可分為散光型和聚光型。聚光型大都是凸透鏡，它是利用光線折射原理來實(shí)現(xiàn)聚光，一般是在光源前搞一個(gè)放大鏡，但鏡片的焦距要適合，避開兩倍焦距處，否則會(huì)在被照平面上呈現(xiàn)光源的清析圖像，照明燈變成投影機(jī)。
但聚光透鏡用得最多的還是折射、反射相結(jié)合的模式。最有代表性的就是常見的手電筒。實(shí)際上把它說成透鏡有些牽強(qiáng)，因?yàn)樗辉谥行牟课挥幸粋€(gè)很小的凸透鏡（有的省去了它），而主要是利用光的全反射原理依靠拋物面把光線反射到一個(gè)方向，嚴(yán)格說它是一個(gè)反光鏡而并非透鏡。
這種“透鏡”分大角度和小角度兩類，若要簡單區(qū)分可從正面觀察，大角度看上去呈環(huán)狀，小角度整個(gè)鏡面呈均勻單色。小角度光線集中看上去更亮一些。
還有一種是把凸透和凹透鏡結(jié)合在一起的模式，主要用在路燈和LED電視的背光。它的中心部分采用凹透鏡可削弱中間的光強(qiáng)度，作為路燈可防止燈下過亮，而作為電視背光可防止燈珠前方出現(xiàn)亮斑。周圍或兩例的凸透鏡可把光線折射到離燈珠較遠(yuǎn)的位置，使光照更加均勻。有的LED平板燈也使用了背光型透鏡。
在路燈透鏡中還有一種是非對(duì)稱型透鏡，主要是針對(duì)路燈安裝仰角造成道路模向光照不勻而設(shè)計(jì)的，但用的不太多。
針對(duì)LED燈具、LED燈泡及LED電源供應(yīng)器等三種基本產(chǎn)品分類，對(duì)應(yīng)擴(kuò)展至成品或零部件時(shí)，其所對(duì)應(yīng)的應(yīng)用產(chǎn)品不同則安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)注意事項(xiàng)均不相同，具體展開如下：
1、LED燈具：
應(yīng)用產(chǎn)品 安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)注意事項(xiàng)
指示燈UL48
手把燈、廚柜燈、桌燈、立燈、壁燈等（皆為帶電源線插頭）UL153涵蓋可攜式燈具，通過電源線的插頭連接標(biāo)稱為120V,15或20A的分支電路上
圣誕燈串 UL588
緊急指示燈，出口燈 UL924
展示柜、鏡燈 UL962
舞臺(tái)燈UL1573
臺(tái)階燈、嵌燈、吸頂燈、吊燈、壁燈、路燈、柱燈等（皆不帶電源線插頭）UL1598涵蓋固定式燈具，使用于非危險(xiǎn)區(qū)域且裝設(shè)于低于600V的分支電路上。
小夜燈UL1786
低壓花園燈（不帶電源線插頭）UL1838
水管燈UL2388
2、LED燈泡：
應(yīng)用產(chǎn)品 安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)注意事項(xiàng)
指示燈泡 UL496
LED燈泡（ANSIBase），內(nèi)含驅(qū)動(dòng)電路UL1993E27Base是歐規(guī)，不能使用在北美市場(chǎng)。北美市場(chǎng)需用E26Base
LED燈泡（非ANSIBase），內(nèi)含驅(qū)動(dòng)電路UL496 容網(wǎng)
LED模塊，不含驅(qū)動(dòng)電路UL8750
3、LED驅(qū)動(dòng)和電源供應(yīng)器：
應(yīng)用產(chǎn)品 安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)注意事項(xiàng)
電源供應(yīng)器（可帶LPS安全回路） UL60950-1輸出LPS安全回路，則LED模塊及LED控制模塊不需電氣外殼（Enclosure）
電源供應(yīng)器（不帶Class2安全回路）UL1012LED模塊及LED控制模塊需提供適當(dāng)電氣外殼（Enclosure）保護(hù)
電源供應(yīng)器（帶Class2安全回路）UL1310輸出Class2安全回路，LED模塊及LED控制模塊不需電氣外殼（Enclosure）
驅(qū)動(dòng)器（可帶LPS/Class2安全回路） UL935輸出LPS/Class2安全回路，則LED模塊及LED控制模塊不需電氣外殼（Enclosure）
LED燈具的安全測(cè)試方面的要求（以UL標(biāo)準(zhǔn)為例）LED燈具的安全規(guī)范：
隨著技術(shù)的改善，LED燈具的用途已由過去數(shù)十年單純應(yīng)用在指示燈、信號(hào)燈等，逐步使用在手機(jī)背光源、車內(nèi)用照明、煞車燈、LCD電視、手提電腦背光源等輔助照明；而在近兩年內(nèi)，其開始成為主照明系統(tǒng)，所應(yīng)用的范疇可涵蓋、戶外、商業(yè)、及居家等，產(chǎn)品則分別有：
范疇（照明） 產(chǎn)品
建筑 庭園燈、探照燈、階梯燈、陽臺(tái)燈等
戶外 路燈、柱燈等
商業(yè) 廣告照明、展示柜照明等
居家 吸頂燈，壁燈，廚柜燈，立燈，桌燈等
LED光源制造技術(shù)的提升、應(yīng)用層面的變廣，致力于保障消費(fèi)者安全UL制定了針對(duì)LED模塊及照明燈具的安全標(biāo)準(zhǔn)UL8750,用以規(guī)范LED燈具產(chǎn)品，并于2009年發(fā)布正式。此標(biāo)準(zhǔn)是業(yè)界銷售LED產(chǎn)品到北美地區(qū)必備的安全規(guī)范，適用于以LED為主要光源的各類產(chǎn)品，包括燈具，燈泡，驅(qū)動(dòng)器等，未來LED光源照明產(chǎn)品除了要有安全規(guī)范外，更須針對(duì)LED光源及模塊的特殊屬性做驗(yàn)證。
LED節(jié)能燈比白熾燈省電80%,比熒光節(jié)能燈省電50%，LED燈具有節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，在燈具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已成為主要趨勢(shì)。LED節(jié)能燈具的明顯優(yōu)勢(shì)可以從以下各方面體現(xiàn)：
1.低壓電源、耗電量低：一般來說，LED節(jié)能燈的工作電壓是2至3.6V,工作電流是0.02至0.03A.這就是說：它消耗的電不超過0.1W;
2.體積小：LED節(jié)能燈基本上是一塊很小的晶片被封裝在環(huán)氧樹脂里面；
3.使用壽命長：在恰當(dāng)?shù)碾娏骱碗妷合拢涫褂脡勖蛇_(dá)10萬小時(shí)，幾乎無需維護(hù)。另外，LED節(jié)能燈具有完全的環(huán)氧樹脂封裝，它比燈泡和熒光燈管都堅(jiān)固，燈體內(nèi)也沒有松動(dòng)的部分，不易損壞；
4.高亮度、低熱量：普通照明用的白熾燈和鹵鎢燈雖價(jià)格便宜，但光效低，由于燈的熱效應(yīng)而白白耗電；LED燈具作為照明用燈，不僅光效高，且冷光源幾乎不產(chǎn)生熱耗電；
5.環(huán)保：LED燈具是由無毒的材料做成，不像熒光燈含水銀會(huì)造成污染，也可以回收再利用；
6.LED節(jié)能燈還具備無閃爍、適用性強(qiáng)、穩(wěn)定性高、響應(yīng)時(shí)間短等特點(diǎn)；
由于LED所使用的技術(shù)及產(chǎn)品屬性已與傳統(tǒng)燈具大不相同，因此現(xiàn)行的一般燈具安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范顯然已不適用。
依據(jù)光通可以求出我們LED的顆數(shù)和熱源的大致功率，就可以進(jìn)行散熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)了，目前有可尋標(biāo)準(zhǔn)的都是嚴(yán)禁使用被動(dòng)式散熱，如加風(fēng)戽，所以只能依靠本身的散熱結(jié)構(gòu)。
方向：更大的散熱表面積，更高的散傳導(dǎo)率，散熱器利用效率，保溫層的解決，散熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)溫升限值，比如環(huán)境溫度25度時(shí)，不大于25度，然后計(jì)算系統(tǒng)熱阻。
在散熱器的材質(zhì)上，有條件可以選用好的，一般來講6063的熱傳導(dǎo)為205W/M·K，6061T5為180W/M·K，壓鑄一般ADC12為40-60W/M·K，傳說壓鑄1017也可以到兩百以上，但沒有用過，也沒有外協(xié)廠家證實(shí)過。好的傳導(dǎo)率在改善散熱方面是很明顯的對(duì)散熱片的設(shè)計(jì)上，一般采用翅片式散熱結(jié)構(gòu)，以求得最大的表面積。
需要注意的是，散熱片的方向一般選擇平行于路軸，有的聲稱散熱片平行于路軸的時(shí)候，路上的車輛帶的風(fēng)有利于散熱，其實(shí)是不科學(xué)的，流體影響力的問題，也可以實(shí)測(cè)就知道了，散熱器的翅片設(shè)計(jì)較好的方式應(yīng)當(dāng)為上小下大的結(jié)構(gòu)，而且翅片厚度下段最好在5mm，取決于熱功率以上，深度最好不超過翅片最處的三到四倍，原因很簡單越密，熱回流越嚴(yán)重，散熱效果越差。散熱器底部厚度可以設(shè)計(jì)得薄一些，比如不超過3mm，以減輕產(chǎn)品重量。
好的燈具設(shè)計(jì)會(huì)將LED部置于翅片的上方，就是為了這個(gè)目的。采用鋼玻璃結(jié)構(gòu)和其它實(shí)際應(yīng)用中，為了防水，產(chǎn)品往往會(huì)有封閉的保溫層，導(dǎo)致溫度持續(xù)上升，熱空氣是向上的，可以視情況出具體的方案解決。
LED產(chǎn)生的熱量越快傳出去越好，所以，在鋁基板下方通常我們會(huì)加納米管或是其他東西，以便更好的起到均熱和導(dǎo)熱的效果，比較有性價(jià)比的方式是加石墨片，可以查詢一下供應(yīng)商及相關(guān)信息。
另外，散熱器的翅膀片總是最上端利用率最低，為了改善此問題，有的公司推出了熱管散熱。其實(shí)，導(dǎo)熱和散熱是兩個(gè)不同的概念，這里我要講的是熱管，能快速導(dǎo)熱，并能增加部分散熱翅片利用率。所以，在性價(jià)比評(píng)估上，可以考慮，按實(shí)際方案來進(jìn)行取舍。當(dāng)然，也可以借助于軟件模擬結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在戶外燈具種類越來越多，在任何一個(gè)場(chǎng)景都有相應(yīng)的燈具去安裝使用。如戶外景觀燈、路燈、海運(yùn)燈、應(yīng)急燈、戶外娛樂燈具等等戶外照明燈具，這些燈具都是在戶外使用的，會(huì)面對(duì)戶外復(fù)雜而又多變的自然環(huán)境，比如說雨雪天氣，高溫低溫天氣會(huì)使得燈具內(nèi)的氣壓波動(dòng)變化，會(huì)使得密封失效，從而導(dǎo)致進(jìn)水而產(chǎn)生故障。因此戶外燈具必須要考慮內(nèi)外氣壓平衡與防水問題，這個(gè)問題大多都是通過戶外燈具防水透氣組件（燈具防水透氣膜或者燈具防水透氣閥）來實(shí)現(xiàn)的。
燈具防水透氣組件具有很好的防水防塵性能，可以避免水、油液體和顆粒進(jìn)入燈殼，保護(hù)發(fā)光元件；燈具防水透氣組件可以保證很好的呼吸換氣要求，可以快速平衡燈殼內(nèi)外應(yīng)力，避免燈具承受波動(dòng)變化的壓力；析水透濕，保持腔體干燥，避免冷凝結(jié)露，影響光效；燈具防水透氣組件原材料多孔結(jié)構(gòu)，孔隙率高，有效降低鹽晶體產(chǎn)生。
燈具防水透氣組件還可以防塵阻隔，阻隔顆粒物污染，防止內(nèi)部零部件上有灰塵積累；燈具防水透氣組件抗高低溫變化，避免內(nèi)外壓力不平衡，保護(hù)內(nèi)部零部件持續(xù)運(yùn)作；燈具防水透氣組件抗腐蝕性能好，可以長時(shí)間保持設(shè)備出廠防護(hù)等級(jí)。
下面我們將會(huì)為您介紹幾點(diǎn)選購LED照明燈具的基礎(chǔ)知識(shí)。
1、選購LED照明燈具之前，首先要考慮使用環(huán)境對(duì)亮度的需求，如果是商業(yè)場(chǎng)合的柜臺(tái)燈，那就需要亮度較高的LED照明燈具。如果是家庭臥室使用，就需要光線較柔和，亮度舒適的LED照明燈具。
2、最好是選購抗靜電能力較好的LED照明燈具，因?yàn)殪o電對(duì)LED芯片的傷害是非常大的，所以擁有較高的抗靜電能力，LED照明燈具的壽命才能夠得到保障，當(dāng)然其價(jià)格相比普通產(chǎn)品高一些。可以根據(jù)經(jīng)濟(jì)能力適當(dāng)選擇合適的產(chǎn)品。
3、如果是對(duì)顏色要求較高的使用環(huán)境，例如LED戶外景觀照明，這些場(chǎng)合對(duì)顏色和光線調(diào)節(jié)比較注重，所以我們要選擇波長和色溫一致的LED照明燈具，這樣大批量組合在一起才會(huì)產(chǎn)生相同的顏色，否則出現(xiàn)色差會(huì)對(duì)亮化效果大打折扣。
4、漏電電流也是一個(gè)比較重要的參數(shù)，所謂漏電電流就是LED反向?qū)щ姇r(shí)的電流，佰特照明建議用漏電電流小一點(diǎn)的LED照明燈具。
5、如果是戶外環(huán)境使用，則需考慮LED照明燈具的防護(hù)等級(jí)，一般要達(dá)到IP65以上，才能滿足日常戶外正常工作。而室內(nèi)LED照明燈具的防護(hù)等級(jí)要求就沒那么高要求。
6、LED發(fā)光角度對(duì)led燈具影響極大，對(duì)不同的燈具要求很大，像LED日光燈我們建議用140-170度發(fā)光角度。
7、LED晶片是LED照明燈具的核心部位，其質(zhì)量好壞直接影響了LED照明燈具的發(fā)光質(zhì)量和使用壽命，LED晶片有很多品牌，包括國內(nèi)品牌和國外品牌，不同品牌價(jià)格相差很大，所以根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的LED晶片很重要。
紫外線波長較中紫外線大者稱為遠(yuǎn)紫外線，依CIE的定義、UV-C波長范圍為100-280nm。C波段紫外線即是俗稱的紫外線殺菌光源。UVC殺菌是利用較低汞蒸氣壓( <10-2 Pa)被激化而發(fā)出紫外光，其發(fā)光譜線主要有兩條：一是253.7nm波長;另一條是185nm波長，這兩條都是肉眼看不見的C波段紫外線。
紫外消毒技術(shù)具有其他技術(shù)無可比擬的殺菌效率，殺菌效率可達(dá)99%-99.9%。而傳統(tǒng)氯氣、臭氧等化學(xué)消毒方法要達(dá)到殺菌效果一般需要20分鐘至1個(gè)小時(shí)。
UVC紫外殺菌不需要轉(zhuǎn)化為可見光，253.7nm的波長就能起到很好的殺菌作用，這是因?yàn)榧?xì)胞對(duì)光波的吸收譜線有一個(gè)規(guī)律，在250-270nm的紫外線有最大的吸收，被吸收的紫外線實(shí)際上作用于細(xì)胞遺傳物質(zhì)即DNA，它起到一種光化作用，紫外光子的能量被DNA中的堿基對(duì)吸收，引起遺傳物質(zhì)發(fā)生變異，使細(xì)菌當(dāng)即死亡或不能繁殖后代，達(dá)到殺菌的目的。
紫外線殺菌一般用來對(duì)空氣、物體表面、水來進(jìn)行消毒滅菌。253.7nm波長能對(duì)細(xì)菌和病毒能有效的殺滅，前人早已進(jìn)行過大量的研究，是不用懷疑的事實(shí)。紫外線殺菌的特點(diǎn)是廣譜性，有些高溫都難以消滅的病毒，用紫外線能很快的消滅，這是由于紫外線的殺菌機(jī)理與其它方法不同。
殺菌：空氣中的水分子與光觸媒處理過的表面后，經(jīng)由紫外線的催化，產(chǎn)生氧化作用，將空氣中的細(xì)菌分解。
除臭：日常臭氣源主要為氨氣，硫化氫，甲基硫醇，乙醛等，光觸媒比臭氧，負(fù)離子更具氧化能力，這些臭氣源可在光觸媒存在下，利用日光燈照射產(chǎn)生光觸媒氧化作用以分解臭氣源。
除異味：能夠產(chǎn)生大量的紫外線光速對(duì)惡臭氣體進(jìn)行照射，將惡臭氣體降解轉(zhuǎn)化，變成低分子化合物【UV+O?→O﹣+O*(活性氧)O+O?→O?(臭氧)】，例如變成CO?、H?O等無害氣體，達(dá)到有效的去除異味的效果，且不會(huì)產(chǎn)生二次污染。
紫外和近紫外有機(jī)電致發(fā)光二極管（OLED）具有成本低、環(huán)境污染小、驅(qū)動(dòng)電壓低等特點(diǎn)，有望成為新一代商用紫外光源，在污染防治、物質(zhì)分析、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。
紫外和近紫外是OLED在短波發(fā)射范圍的一個(gè)延伸，可廣泛應(yīng)用于消毒滅菌、水凈化、紫外通信等領(lǐng)域。與目前常用的紫外光源如紫外發(fā)光二極管和紫外汞燈相比，紫外和近紫外OLED具有柔性輕薄、驅(qū)動(dòng)電壓低、環(huán)境友好等特點(diǎn)，受到科研人員的關(guān)注。
然而，目前仍有許多問題阻礙著紫外和近紫外OLED的商業(yè)化應(yīng)用，如器件效率低、材料合成困難、難以實(shí)現(xiàn)短波發(fā)射等。因此，如何實(shí)現(xiàn)高效紫外發(fā)射是目前紫外有機(jī)發(fā)光領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，對(duì)擴(kuò)展紫外OLED的應(yīng)用范圍有著重大意義。目前，針對(duì)紫外和近紫外OLED的研究主要是從開發(fā)新型有機(jī)紫外發(fā)光材料和器件結(jié)構(gòu)優(yōu)化兩個(gè)方面進(jìn)行。
紫外/近紫外有機(jī)電致發(fā)光材料
有機(jī)電致發(fā)光材料通常由多種顯色基團(tuán)和共軛雜環(huán)組成，分子的熒光性質(zhì)受到共軛系統(tǒng)的尺寸、共面度和剛性、取代基的類型和位置以及幾何構(gòu)型等因素的影響。一方面，在紫外/近紫外有機(jī)電致發(fā)光材料的設(shè)計(jì)中，為了實(shí)現(xiàn)紫外光發(fā)射，必須將共軛系統(tǒng)的尺寸限制在較小的范圍內(nèi)，而這同時(shí)也限制了發(fā)光分子的尺寸。另一方面，為了提高鄰近空穴傳輸層（HTL）和電子傳輸層（ETL）中的載流子注入，紫外/近紫外有機(jī)電致發(fā)光材料必須具有合適的最高占據(jù)分子軌道（HOMO）與最低未占據(jù)分子軌道（LUMO）能級(jí)。
紫外有機(jī)電致發(fā)光器件
如何在發(fā)光層中獲得平衡的空穴和電子，是制備高效紫外有機(jī)發(fā)光器件面臨的主要問題之一。此外，如何處理ITO陽極過高的空穴注入勢(shì)壘、尋找深HOMO能級(jí)的有機(jī)分子作為激子阻擋層，也是紫外有機(jī)發(fā)光器件在發(fā)展中亟待解決的問題。目前，紫外有機(jī)電致發(fā)光器件結(jié)構(gòu)的最新研究主要包括：開發(fā)透明導(dǎo)電陽極、尋求有效的空穴注入層（HIL）和HTL、合成高效的紫外發(fā)光材料、調(diào)整電子注入與傳輸、開發(fā)倒置結(jié)構(gòu)、探索微腔結(jié)構(gòu)。
雙波長激光器是指在一臺(tái)激光器中，同時(shí)發(fā)射兩種不同波長的激光束，其工作原理主要依靠二次諧波產(chǎn)生和模式同步。
1. 二次諧波效應(yīng)：
當(dāng)激光束傳輸?shù)侥承┓蔷€性光學(xué)晶體時(shí)，會(huì)發(fā)生二次諧波產(chǎn)生效應(yīng)，將原本的激光波長縮短一半。因此在激光器中加入一些非線性光學(xué)晶體，并使激光束經(jīng)過晶體時(shí)產(chǎn)生二次諧波效應(yīng)，可以得到縮短一半的波長激光束。
2. 模式同步：
雙波長激光器中需要同時(shí)產(chǎn)生兩種頻率的激光。基頻激光和二次諧波激光的相位關(guān)系必須保持一致，并且其振蕩模式必須同步。通過加入一些反射鏡將它們的振蕩模式同步，從而保證雙波長激光器能夠穩(wěn)定地工作。
3. 選擇適當(dāng)?shù)募す饨橘|(zhì)：
為了實(shí)現(xiàn)雙波長激光器的工作，需要選擇適當(dāng)?shù)募す饨橘|(zhì)。比如，InGaAsP/InP具有較高的光學(xué)品質(zhì)和較高的增益，因而常常被用作雙波長激光器中的激光介質(zhì)。
4. 注意光源穩(wěn)定性：
在雙波長激光器的工作過程中，需要保證光源的穩(wěn)定性。在實(shí)際應(yīng)用中，一般采用鎖模技術(shù)、光譜分布儀等方式，來監(jiān)測(cè)和控制激光輸出的穩(wěn)定性，以保證光源能夠穩(wěn)定地工作。
雙波長激光器的實(shí)現(xiàn)要通過二次諧波合成技術(shù)和模式同步技術(shù)，同時(shí)選擇合適的激光介質(zhì)，并且保證光源的穩(wěn)定性。
激光器在多個(gè)領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用。以下是幾個(gè)例子：
1. 工業(yè)應(yīng)用：激光加工、制造、標(biāo)識(shí)、焊接、切割、鉆孔等。
2. 醫(yī)療應(yīng)用：激光手術(shù)、眼科手術(shù)、牙科手術(shù)、皮膚治療等。
3. 通信應(yīng)用：激光通信、光纖通信等。
4. 軍事應(yīng)用：激光制導(dǎo)、激光照射、激光測(cè)距等。
5. 科研應(yīng)用：原子光譜學(xué)、量子光學(xué)、超高速攝影等。
激光器具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，不斷的新產(chǎn)品開發(fā)和技術(shù)提升也提供了更多的應(yīng)用前景。
激光器即激光放大器，其原理是一種能夠產(chǎn)生相干光的光學(xué)器件。簡單來說，激光器是一種能夠產(chǎn)生具有高單色性、高亮度、高相干性等特征的光束的器件。激光器的主要工作原理包括以下幾個(gè)方面：
1. 激光介質(zhì)的激發(fā)：
激光介質(zhì)中的原子能夠吸收外部能量，如電子激發(fā)、光子激發(fā)等。吸收能量之后，原子躍遷至比較高的能級(jí)，這種能級(jí)比較穩(wěn)定，能夠維持較長時(shí)間。
2. 準(zhǔn)備態(tài)的存在：
在激發(fā)的原子的上、下能級(jí)中，有一個(gè)或幾個(gè)能級(jí)處于臨界狀態(tài)，這種狀態(tài)被稱為準(zhǔn)備態(tài)或者受激輻射態(tài)。而激光介質(zhì)中的原子，在準(zhǔn)備態(tài)和低能級(jí)之間進(jìn)行快速的自發(fā)輻射。
3. 光子的放大：
待激活的光子經(jīng)過多次自發(fā)輻射后，達(dá)到與準(zhǔn)備態(tài)同樣的能級(jí)，即出現(xiàn)“光子躍遷”。此時(shí)，當(dāng)有入射光子激發(fā)該原子時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致放射出更多的光子，即激光微弱起始信號(hào)在不斷地被放大，最終形成一束高亮度、單色性好、高相干的激光光束。
4. 光學(xué)反饋：
將放大的光束聚焦到支持材料中，使其在制品表面產(chǎn)生反彈。放大后的光子會(huì)不斷地在介質(zhì)中反射與進(jìn)一步激發(fā)，經(jīng)過多次反射和被放大，最終聚集成銳利的光束。
激光器的原理是將能量輸入到激光介質(zhì)中，通過物質(zhì)的激發(fā)和自發(fā)輻射、受激輻射等過程，將微弱的起始信號(hào)放大并過濾成一束高亮度、單色性好、高相干的激光束。
激光最初中文名叫““鐳射‘，它是英文名稱“LASER”的音譯，如其英文名稱，已經(jīng)完全揭示了激光產(chǎn)生的主要過程，即“通過受激輻射實(shí)現(xiàn)的光放大”，與普通光源相比，普通光源是物質(zhì)自發(fā)輻射產(chǎn)生，而激光是由物質(zhì)受激輻射產(chǎn)生，因而激光具有很多普通光源無法比擬的優(yōu)勢(shì)：亮度高、方向性好、單色性好、相干性好。
一個(gè)誘發(fā)光子不僅能引起受激輻射，而且它也能引起受激吸收，所以只有當(dāng)處在高能級(jí)的原子數(shù)目比處在低能級(jí)的還多時(shí)，受激輻射躍遷才能超過受激吸收，而占優(yōu)勢(shì)。由此可見，為使光源發(fā)射激光，而不是發(fā)出普通光的關(guān)鍵是發(fā)光原子處在高能級(jí)的數(shù)目比低能級(jí)上的多，這種情況，稱為粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。
激光器產(chǎn)生激光的原理當(dāng)激光介質(zhì)中的原子收到泵浦能量時(shí)，其內(nèi)的電子產(chǎn)生越遷，進(jìn)入高能態(tài)但由于高能態(tài)，不是穩(wěn)定狀態(tài)(基態(tài))，電子在很短的時(shí)間內(nèi)又會(huì)恢復(fù)到基態(tài)同時(shí)將吸收的能量以光和熱輻射的形式發(fā)出，發(fā)出的光的波長與激光介質(zhì)有關(guān)當(dāng)發(fā)出的光擊中其他原子，其基態(tài)的電子會(huì)吸收這束光，躍遷至高能態(tài)，高能態(tài)電子會(huì)發(fā)出相同波長及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的光(受激輻射)。當(dāng)高能態(tài)的原子數(shù)量大于基態(tài)原子時(shí)，激光就得到了放大。光束在請(qǐng)振腔內(nèi)不停的振蕩放大，通過輸出耦合鏡輸出，就產(chǎn)生了激光。
VCSEL激光器與EEL激光器是兩種不同的激光器技術(shù)，本文將詳細(xì)介紹它們的區(qū)別。VCSEL激光器是垂直腔面發(fā)射激光器的縮寫，而EEL激光器是邊發(fā)射激光器的縮寫。
1. 結(jié)構(gòu)區(qū)別：
VCSEL激光器的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，包括n型和p型半導(dǎo)體材料，中間有一個(gè)雙折射層，形成垂直腔導(dǎo)致垂直方向發(fā)射激光。而EEL激光器則包含多層結(jié)構(gòu)，其中包括高反射率反射鏡和活動(dòng)區(qū)，一般需要外接光學(xué)器件來實(shí)現(xiàn)激光的邊發(fā)射。
2. 制造工藝不同：
VCSEL激光器的制造工藝相對(duì)簡單，使用標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體工藝，可以批量生產(chǎn)。而EEL激光器的制造工藝則需要更復(fù)雜的技術(shù)，包括光刻、薄膜沉積和外接光學(xué)組件等過程。
3. 發(fā)光方向不同：
VCSEL激光器的發(fā)光方向垂直于晶片平面，而EEL激光器則是平行于晶片平面發(fā)射激光。這是由于VCSEL激光器的結(jié)構(gòu)決定的，使得VCSEL可以更容易地獲得高質(zhì)量的光束。
4. 輸出功率和效率的差異：
VCSEL激光器在較低的電流下可以實(shí)現(xiàn)高功率輸出，通常能夠獲得數(shù)十mW的功率。而EEL激光器需要更高的電流才能獲得相同功率的輸出。此外，VCSEL激光器的效率也較高，通常可達(dá)到30-40%。而EEL激光器的效率較低，一般在10-20%之間。
5. 諧振腔長度不同：
VCSEL激光器的諧振腔長度較短，一般在數(shù)十至數(shù)百微米范圍內(nèi)，這使得VCSEL的工作模式容易切換。而EEL激光器的諧振腔長度較長，一般在數(shù)毫米至數(shù)厘米范圍內(nèi)，因此EEL激光器的激光頻率穩(wěn)定性較好。
6. 光波控制的不同：
由于VCSEL激光器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以方便地進(jìn)行光波控制，例如改變功率、調(diào)制速度等。而EEL激光器需要外接的光學(xué)元件來實(shí)現(xiàn)光波控制。
7. 成本差異：
VCSEL激光器的制造成本相對(duì)較低，可以進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。而EEL激光器由于制造工藝的復(fù)雜性，所以成本較高。
總結(jié)起來，VCSEL激光器和EEL激光器在結(jié)構(gòu)、制造工藝、發(fā)光方向、輸出功率、諧振腔長度、光波控制和成本等方面都存在差異。VCSEL激光器相對(duì)簡單，具有較高的功率輸出和效率，適用于大規(guī)模生產(chǎn)；而EEL激光器具有更復(fù)雜的制造工藝，輸出功率和效率較低，適用于一些特定應(yīng)用。這兩種激光器技術(shù)各自有著自己的優(yōu)勢(shì)和適用范圍，選擇適合的激光器取決于具體的應(yīng)用需求。
什么是深紫外線？
紫外線是太陽放出的波長為100-400nm的電磁波總稱，人類肉眼不可見。根據(jù)紫外線的波長，通常將紫外線分為A、B、C三類，即近紫外線(UVA)，遠(yuǎn)紫外線(UVB)和超短紫外線(UVC)，其中UVC能量最大，對(duì)微生物的破壞力極強(qiáng)，但在通過地球表面同溫層時(shí)，基本被臭氧層吸收，不能達(dá)到地球表面，因此，一束人造“太陽光”——LED深紫外線應(yīng)運(yùn)而生。
深紫外線——為殺菌而生的“人造光”
這束為殺菌而生的“人造光”，選取了特定波段（260-280nm）的深紫外線，能穿透生物的細(xì)胞膜和細(xì)胞核，破壞DNA與RNA分子結(jié)構(gòu)，短時(shí)間內(nèi)消殺各種病菌，如細(xì)菌繁殖體、芽胞、病毒、真菌等，殺菌率高達(dá)99.9%。其中275nmUVC是消毒醫(yī)用級(jí)波段，也是目前國際醫(yī)療行業(yè)消毒的公認(rèn)技術(shù)。
深紫外殺菌的優(yōu)勢(shì)
廣譜殺菌：紫外線殺菌的廣譜性最高，它對(duì)幾乎所有的微生物，包括細(xì)菌、結(jié)核菌、病毒、芽胞和真菌等，都能高效殺滅。
高效：紫外線消毒殺菌快，效果好。在一定的輻射強(qiáng)度下，一般病原微生物僅需十幾秒即可殺滅，還能殺滅一些氯消毒無法滅活的病菌。
環(huán)保：紫外線殺菌不需添加任何化學(xué)藥劑。它通過短波輻射，直接殺死細(xì)菌或破壞細(xì)菌的繁殖能力，無污染無殘留，不對(duì)周圍環(huán)境造成二次污染。
紫外LED指發(fā)光中心波長在400nm以下的LED，紫外LED按照波長劃分，可以分為UVA長波紫外線（波長范圍315–400 nm）、UVB中波紫外線（波長范圍280–315 nm）、UVC短波紫外線（波長范圍200–280 nm），其中UVA長波紫外線也經(jīng)常被稱為近紫外線，UVC短波紫外線經(jīng)常被稱為深紫外線。
紫外LED有什么作用？
先以UVA LED產(chǎn)品來看，UVA與現(xiàn)在LED照明較為類似，主要是為了取代現(xiàn)有的UV產(chǎn)品，包括省電、壽命長等特性是推動(dòng)取代的成長動(dòng)能，UA波段的典型應(yīng)用為紫外固化和UV噴墨打印，代表波長為395nm、365nm，廣泛應(yīng)用于印刷、包裝、廣告、建材、裝潢、家電、光纖、汽車等行業(yè)。
UVB則是在醫(yī)療行業(yè)運(yùn)用的比較多，UVB紫外線對(duì)人體具有紅斑作用，能促進(jìn)體內(nèi)礦物質(zhì)代謝和維生素D的形成，但長期或過量照射會(huì)令皮膚曬黑，并引起紅腫脫皮。使用在例如紫外線保健燈、植物生長燈等。
UVC波段的紫外線由于波長短，能量高，可以在短時(shí)間內(nèi)破壞微生物機(jī)體（細(xì)菌、病毒、芽孢等病原體）細(xì)胞中的DNA或RNA的分子結(jié)構(gòu)，會(huì)使得細(xì)胞無法自我再生，細(xì)菌病毒自然就會(huì)喪失自我復(fù)制的能力，因此UVC波段LED就廣泛應(yīng)用于如水、空氣等的殺菌消毒。
一般來說，UV LED器件的散熱路徑主要有三個(gè)：
①芯片-金線-線路層-碗杯-環(huán)境；
②芯片-外封膠(氣體或空氣)-透鏡(蓋板)-環(huán)境；
③芯片-固晶層-基板-環(huán)境。
相比之下，路徑①和②的散熱能力很有限，路徑③是主要的散熱途徑。那么，對(duì)比采用垂直結(jié)構(gòu)UV LED芯片的COB和DOB的散熱路徑可以發(fā)現(xiàn)，DOB在器件上多了兩層很薄的鍍金層和一層氮化鋁陶瓷以及在基板和器件間多了一層焊料層，但在基板上少了一層絕緣層(導(dǎo)熱系數(shù)如表三所示)。在不考慮擴(kuò)散熱阻等因素的理想狀態(tài)下，對(duì)COB與DOB進(jìn)行熱阻計(jì)算。
相比DOB，COB的總熱阻要大得多，這是因?yàn)镃OB銅基板內(nèi)的絕緣層的熱阻過大。而對(duì)于DOB來說，其焊接互聯(lián)層(包括固晶層和錫膏層等)對(duì)其總熱阻的占比較大，如果互聯(lián)層的焊接質(zhì)量不佳，例如焊料不足或空洞很多，其對(duì)總熱阻的影響將更大。
有研究表明，LED互聯(lián)層的互聯(lián)質(zhì)量對(duì)LED的出光效率、總熱阻和可靠性有很大影響。其中，對(duì)于熱阻的影響，Amy S. Fleischer等人研究發(fā)現(xiàn)：多個(gè)隨機(jī)分布的小的空洞(總百分比V%)對(duì)器件總熱阻(Rjc)的影響關(guān)系為Rjc=0.007V%+1.4987，而多個(gè)比較大的空洞對(duì)器件總熱阻的影響關(guān)系為Rjc=1.427e0.015V% 。因此，DOB的焊接互聯(lián)層的焊接質(zhì)量至關(guān)重要。
與傳統(tǒng)紫外光源相比，UV LED具有節(jié)能環(huán)保、壽命長、功耗低和波長可選等諸多優(yōu)勢(shì)。按照發(fā)光波長的大小，UV LED可以分為長波紫外UVA(315~400 nm)、中波紫外UVB(280~315 nm)和短波紫外UVC(200~280 nm)。一般來說，發(fā)光波長大于300 nm的屬于淺紫外，小于300 nm的屬于深紫外。
UV LED光源相對(duì)于傳統(tǒng)UV光源具有環(huán)保、低功耗和波段可選等優(yōu)勢(shì)。UV LED應(yīng)用于印刷行業(yè)中通常會(huì)面臨多方面的挑戰(zhàn)，其中可靠性問題尤為突出。有機(jī)材料具有抗UV性能差和透濕透氧率高的特性，其性能的劣化會(huì)大幅降低UV LED的可靠性。基于CMH封裝技術(shù)的全無機(jī)UV LED 100%采用無機(jī)材料封裝，具有氣密性好、可靠性高、壽命長和熱阻低等優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)貼裝時(shí)UV LED器件與基板間的焊接層空洞率過大問題(普遍在20%以上)，通過大量實(shí)驗(yàn)獲得了最優(yōu)工藝參數(shù)，焊接層空洞率可100%控制在10%以下，且5%左右空洞率的占比在80%以上，較大程度地降低了焊接層空洞率對(duì)器件的光熱性能和可靠性等的影響。
本文分別從UV LED分立器件和UV LED集成模組兩個(gè)方面對(duì)UV LED在印刷行業(yè)應(yīng)用中的可靠性進(jìn)行了研究與論述。
二、UVLED分立器件
按照封裝材料的不同，UV LED分立器件可以分為有機(jī)材料封裝UV LED和無機(jī)材料封裝UV LED。有機(jī)材料封裝UV LED仍采用可見光LED器件的封裝方式，即在UV LED芯片上涂覆一層有機(jī)封裝材料，比如環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅膠等，或者采用有機(jī)材料作為UV LED器件的碗杯，例如市面上常見的EMC系列產(chǎn)品。而無機(jī)材料封裝UV LED在封裝方式上進(jìn)行了改進(jìn)，一般以陶瓷作為碗杯，玻璃或金屬玻璃作為蓋板。在材料特性上，有機(jī)材料與無機(jī)材料具有較大的差別，兩種材料應(yīng)用于UV LED封裝時(shí)對(duì)于整個(gè)器件的性能、壽命和可靠性等方面的影響也有較大的差別。為便于論述，有機(jī)材料以有機(jī)硅膠為代表，無機(jī)材料以玻璃為代表，兩者在以下幾個(gè)方面進(jìn)行了對(duì)比。
(1)透過率
芯片出光路徑上的封裝材料在UV波段的透過率直接影響UV LED的光輸出，材料在UV波段的透過率越高，UV LED的光輸出就越高。由于材料特性不同，不同的材料在同一UV波段的透過率會(huì)有很大的差別。在整個(gè)紫外波段的各個(gè)波長下，有機(jī)硅膠(甲基硅膠和苯基硅膠)的初始透過率相對(duì)玻璃都沒有優(yōu)勢(shì)。而且，隨著波長的減小，有機(jī)硅膠和玻璃的初始透過率會(huì)有不同程度的下降，相比玻璃，有機(jī)材料的初始透過率的下降速度要快很多。在300 nm時(shí)，甲基硅膠的初始透過率已經(jīng)低于85%，這對(duì)芯片的光輸出有很大的影響，所以甲基硅膠不適用于波段較低的紫外波段。另外，將有機(jī)硅膠和玻璃暴露于365nm的UV光24小時(shí)后，有機(jī)硅膠在UV波段的透過率有大幅的下降，而玻璃的透過率基本沒有變化。可見，在紫外波段，玻璃的初始透過率和UV老化后的透過率都要優(yōu)于有機(jī)硅膠。
(2)熱性能
對(duì)于有機(jī)材料封裝的UV LED，有機(jī)材料不僅受到芯片發(fā)出的紫外光照射，還會(huì)受到芯片產(chǎn)生的熱量的影響。尤其是直接涂覆在芯片表面的有機(jī)材料，芯片表面的高熱量以熱傳導(dǎo)的方式直接傳遞給有機(jī)材料，使得有機(jī)材料長時(shí)間處于高溫工作狀態(tài)。而高溫會(huì)加速有機(jī)材料熱老化，如果采用的有機(jī)材料的耐熱性能差，極易出現(xiàn)黃化現(xiàn)象，嚴(yán)重的甚至?xí)霈F(xiàn)碳化(變黑)或開裂等異常。如果器件長期處于開關(guān)或者高低溫循環(huán)狀態(tài)下，由于芯片與有機(jī)材料的熱膨脹系數(shù)(CTE, Coefficient of Thermal Expansion)不匹配，芯片與有機(jī)材料的粘接處很容易產(chǎn)生剝離異常。黃化和剝離等異常都會(huì)降低器件的光輸出和可靠性。
(3)可靠性試驗(yàn)
研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)材料長時(shí)間受UV照射會(huì)發(fā)生光降解(有氧環(huán)境下發(fā)生光氧化)，出現(xiàn)老化和黃化現(xiàn)象，嚴(yán)重的甚至出現(xiàn)開裂，使得器件的光效和可靠性大幅下降，最終導(dǎo)致失效，這種現(xiàn)象在深紫外波段尤其嚴(yán)重。為評(píng)估UV LED的可靠性水平或封裝材料的抗UV性能，通常會(huì)進(jìn)行一系列的可靠性試驗(yàn)。以常溫老化試驗(yàn)為例，在環(huán)境溫度為常溫的條件下同時(shí)對(duì)玻璃封裝和甲基硅膠封裝的UV LED進(jìn)行點(diǎn)亮(芯片波段為395 nm)，每48H進(jìn)行一次輻射通量檢測(cè)和外觀觀察。
玻璃封裝的UV LED的輻射通量隨著老化時(shí)間的增加而慢慢降低，在點(diǎn)亮528H時(shí)的輻射通量大約為老化前的93.1%，且外觀無明顯變化。而甲基硅膠封裝的UV LED的輻射通量在老化初期時(shí)就開始大幅度降低，而在外觀上并未發(fā)現(xiàn)任何明顯異常，主要原因是甲基硅膠的透過率下降以及芯片老化特性(老化初期輻射通量值下降較快)。隨著老化時(shí)間的增加，其輻射通量的降低速率開始變小，此時(shí)外觀檢測(cè)發(fā)現(xiàn)硅膠內(nèi)部已出現(xiàn)裂紋(主要分布于芯片附近)，且硅膠與芯片的粘接界面已出現(xiàn)了剝離，甲基硅膠裂紋的出現(xiàn)表明斷鍵已發(fā)生，而剝離異常是由于硅膠與芯片的熱膨脹系數(shù)不匹配。在老化336H左右開始，甲基硅膠封裝的UV LED的輻射通量的下降速率又明顯變大，且在528H時(shí)的輻射通量約為老化前的63.4%。此時(shí)外觀檢測(cè)發(fā)現(xiàn)芯片正上方的硅膠已有明顯的開裂(如圖三(右)所示)，這是輻射通量加速下降的主要原因。如果定義UV LED的壽命為輻射通量降為初始值的70%時(shí)的時(shí)間，那么硅膠封裝的UV LED的壽命要遠(yuǎn)短于玻璃封裝的UV LED。
(4)氣密性
UV LED器件的氣密性高低受制于封裝材料的透濕透氧率和封裝工藝水平等。封裝材料的透濕透氧率高，器件的氣密性就差，外界環(huán)境中的有害物質(zhì)就容易透過封裝材料侵入器件內(nèi)部而導(dǎo)致器件失效。器件的氣密性差會(huì)引發(fā)各種可靠性問題，例如芯片腐蝕和鍍銀層硫化發(fā)黑等。
有機(jī)封裝材料的透氧透濕率比玻璃高，例如，甲基硅膠的透氧率通常為20000~30000 cm3/(m2×24H×atm)，苯基硅膠一般為300~3000 cm3/(m2×24H×atm)，一般氣體和水都可滲透進(jìn)有機(jī)硅膠內(nèi)部。而玻璃是一種高致密的無機(jī)物，其分子間間隙比水還小，所以一般氣體和水都無法透過玻璃。因此，玻璃比有機(jī)硅膠更容易實(shí)現(xiàn)氣密性封裝。
(5)電性能
有機(jī)材料例如有機(jī)硅膠通常會(huì)含有一定量的Na+、K+和Cl-等離子，而且有機(jī)材料在使用時(shí)或多或少都會(huì)有小分子物質(zhì)的釋出。有機(jī)材料涂覆于芯片表面，有機(jī)材料內(nèi)部的離子或釋出的小分子物質(zhì)過多都會(huì)對(duì)芯片的電性能造成一定程度的損害，例如芯片反向漏電流的產(chǎn)生及增大。而玻璃不會(huì)出現(xiàn)這種異常。
綜上所述，無機(jī)材料的各項(xiàng)性能都優(yōu)于有機(jī)材料。有機(jī)材料常匹配近紫外波段UV LED芯片以用于對(duì)性能和可靠性要求較低的場(chǎng)合，而在高溫高濕等惡劣環(huán)境下或其他要求較高的場(chǎng)合應(yīng)使用無機(jī)材料封裝的UV LED。廣州市鴻利秉一光電科技有限公司開發(fā)的全無機(jī)UV LED產(chǎn)品(結(jié)構(gòu)如圖四所示，產(chǎn)品性能如表二所示)采用CMH全無機(jī)封裝技術(shù)(Ceramic陶瓷，Metal金屬，Hard glass/quartz硬質(zhì)玻璃)，即以陶瓷作為基板，UV LED芯片放置在陶瓷基板的腔體內(nèi)，金屬和硬質(zhì)玻璃作為蓋板，將蓋板和基板進(jìn)行焊接，腔體內(nèi)填充氮?dú)猓涂梢孕纬蓺饷苄苑庋b(氣密性測(cè)試通過了美國軍標(biāo)MIL-STD-883)。因其100%采用無機(jī)材料進(jìn)行封裝，完全避免了有機(jī)材料性能劣化而造成的可靠性問題。與其他UV LED器件相比，基于CMH封裝技術(shù)的全無機(jī)UV LED器件具有熱阻低、壽命長、氣密性好和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，適用于印刷行業(yè)的多種場(chǎng)合。
LED光源需要關(guān)注的九個(gè)基本性能：
1、亮度
亮度不同，價(jià)格不同，用于燈具的應(yīng)符合雷射等級(jí)Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)。
2、抗靜電能力
抗靜電能力強(qiáng)的，壽命長，因而價(jià)格高，通常抗靜電大于700V的才能用于燈飾，抗靜電能力強(qiáng)的，壽命長，因而價(jià)格高。
3、波長
波長一致的，顏色一致，如要求顏色一致，則價(jià)格高。沒有分光分色儀的生產(chǎn)商很難生產(chǎn)色彩純正的產(chǎn)品。
4、漏電
電流是單向?qū)щ姷陌l(fā)光體，如果有反向電流，則稱為漏電，漏電電流大的，壽命短，價(jià)格低。
5、發(fā)光角度
用途不同的其發(fā)光角度不一樣，特殊的發(fā)光角度，價(jià)格較高，如全漫射角，價(jià)格較高。
6、壽命
不同品質(zhì)的關(guān)鍵是壽命，壽命由光衰決定，光衰小、壽命長，壽命長，價(jià)格高。
7、晶片
晶片的發(fā)光體為晶片，不同的晶片，價(jià)格差異很大。
8、晶片大小
晶片的大小以邊長表示，大晶片的品質(zhì)比小晶片的要好。價(jià)格同晶片大小成正比。
9、膠體
普通的膠體一般為環(huán)氧樹脂，加有抗紫外線及防火劑的價(jià)格較貴，高品質(zhì)的戶外燈飾應(yīng)抗紫外線及防火。每一種產(chǎn)品都會(huì)有不同的設(shè)計(jì)，不同的設(shè)計(jì)適用于不同的用途。燈飾的可靠性設(shè)計(jì)方面包含：電氣安全、防火安全、適用環(huán)境安全、機(jī)械安全、健康安全、安全使用時(shí)間等因素，從電氣安全角度看，應(yīng)符合相關(guān)的國際、國家標(biāo)準(zhǔn)。
提供國家產(chǎn)品合格測(cè)試，具有國際安全認(rèn)證（如GS、CE、UL等）及國家產(chǎn)品質(zhì)量合格證的燈飾價(jià)格要高，因?yàn)檫@些產(chǎn)品在安全設(shè)計(jì)上是可靠的。
從健康方面，采用無毒材料設(shè)計(jì)的產(chǎn)品價(jià)格要高，特別是室內(nèi)燈飾，千萬別貪便宜選用有異味的燈飾，目前僅少數(shù)幾家廠家是用無毒材料生產(chǎn)，辨別的方法可以直接用鼻子分別，有臭味的產(chǎn)品比無臭味的價(jià)格更低很多。類似鉛、汞、鎘等毒素需專業(yè)人員分析。從適用環(huán)境安全看，有可靠的防塵防潮設(shè)計(jì)，材料防火、防紫外線、防低溫開裂的產(chǎn)品的價(jià)格高。
靜電：
COB光源對(duì)靜電敏感，所以在使用COB光源時(shí)必須采取有效的防護(hù)措施。尤其是靜電產(chǎn)生的高壓電流超過產(chǎn)品的最大額定值，會(huì)引起產(chǎn)品的損壞，或者可能使產(chǎn)品完全失效。客戶使用產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)采取安全的防止靜電和電涌的對(duì)應(yīng)措施。接地電阻≤10歐。
使用防靜電手環(huán)，防靜電墊子，防靜電工作服和工作鞋，手套和防靜電容器，都是有效的防止靜電和電涌的對(duì)應(yīng)措施，烙鐵點(diǎn)應(yīng)正確接地。
焊接：
使用烙鐵人手焊接：
推薦使用少于20W的烙鐵，而且烙鐵的溫度必須保持不高于300℃，一次焊接時(shí)間不超過3秒。
回流焊：
(a)按照標(biāo)準(zhǔn)的溫度曲線進(jìn)行設(shè)置。
(b) 在焊接完成，產(chǎn)品的溫度下降到室溫后，小心注意處理產(chǎn)品。
LED接面溫度在LED壽命與效能表現(xiàn)扮演相當(dāng)關(guān)鍵的角色，較低的接面溫度由于劣化程度較低，因此壽命較長，此外，LED在溫度較低時(shí)，每單位功率輸入的光輸出也較高。簡單來說，COB封裝可讓終端使用者以更少的溫度管理需求或更低的系統(tǒng)成本，得到比傳統(tǒng)離散式元件封裝更好的效能表現(xiàn)。
可靠度的改善
熱能累積在愈接近LED 元件的部位，影響LED元件的可靠度愈大,封裝體在高溫(70℃)下運(yùn)作的劣化情形，由于散熱界面的減少，元件可靠度的維持并無疑慮。
更精簡的光學(xué)設(shè)計(jì)
采用COB封裝設(shè)計(jì)的光源體，相當(dāng)類似于點(diǎn)光源;照明所需要的配光要求，如道路照明的二方向性配光曲線等，都可以針對(duì)COB光源體的類點(diǎn)光源特性進(jìn)行光學(xué)透鏡設(shè)計(jì)而達(dá)成。
COB封裝符合LED照明應(yīng)用期待
從燈具系統(tǒng)的觀點(diǎn)來看，使得燈具可靠度容易掌控，無須過多的散熱設(shè)計(jì)與成本;相對(duì)于離散式元件組裝而成的多點(diǎn)式光源，COB封裝具有點(diǎn)光源的特性，更接近人類對(duì)于照明光源的需求。在正確的系統(tǒng)設(shè)計(jì)下，COB封裝技術(shù)可以提供更高的系統(tǒng)燈具光輸出，預(yù)計(jì)未來將有更多的照明燈具采取此一系統(tǒng)方案。
1.顏色：主要有紅色、綠色、藍(lán)色、青色、黃色、白色、琥珀色。
2.電流：根據(jù)功率級(jí)的不同，常用的LED電流在20mA-2A不等。
3.電壓：電壓與顏色有關(guān)系，一般紅、綠、藍(lán)的VF在1.8-2.4V之間;白、藍(lán)、綠的電壓在3.0-3.6之間。
4.反向電壓Vrm：LED所允許的最大反向電壓。超過此值，LED可能被擊穿損壞。需注意的是，有的LED是不允許反向的(如OSRAM)，一般Vrm在3-5V之間。
5.色溫：以絕對(duì)溫度K來表示。eg.夏日正午陽光5500K,下午日光4000。
6.發(fā)光強(qiáng)度：以坎德拉cd來計(jì)。這個(gè)量表明發(fā)光體在空間發(fā)射的會(huì)聚能力，是對(duì)光功率和會(huì)聚能力的一個(gè)共同描述。eg.Ф5的LED的I約為5mcd。
7.光通量：以流明lm來計(jì)。此量是描述光源的發(fā)光總量的大小，與光功率等價(jià)。現(xiàn)有的1W的LED光通量可以做到80-130lm。
8.光照度：以勒克斯lux來計(jì)。即均勻分布在1㎡表面上的光通量。
9.顯色性：以CRI來表示。eg.Luxeon冷白為70，中性白為75，暖白為85。
10.半值角：發(fā)光強(qiáng)度為峰值的一半時(shí)距中心線的2倍角度。根據(jù)不同應(yīng)用，可以分為高指向性、標(biāo)準(zhǔn)型和散射型。eg.XP-C的半值角110°。
11.壽命：維持到初始光通量70%的時(shí)間，而這個(gè)時(shí)間可以到30.000-100.000小時(shí)。
1.二基色熒光粉轉(zhuǎn)換
二基色白光LED是利用藍(lán)光LED芯片和YAG熒光粉制成的。一般使用的藍(lán)光芯片是InGaN芯片，另外也可以使用A1InGaN芯片。藍(lán)光芯片LED配YAG熒光粉方法的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，制作工藝相對(duì)簡單，而且YAG熒光粉在熒光燈中應(yīng)用了許多年，工藝比較成熟。其缺點(diǎn)是，藍(lán)光LED效率不夠高，到使LED效率較低;熒光粉自身存在能量損耗;熒光粉與封裝材料隨著時(shí)間老化，導(dǎo)致色溫漂移和壽命縮短等。
2.三基色熒光粉轉(zhuǎn)換
在較高效率前提下有效提升LED的顯色性。得到三基色白光LED的最常用辦法是，利用紫外光LED激發(fā)一組可被輻射有效的三基色熒光粉。這種類型的白光LED具有高顯色性，光色和色溫可調(diào)，使用高轉(zhuǎn)換效率的熒光粉可以提高LED的光效。不過，紫外LED+三基色熒光粉的方法還存在一定的缺陷，比如熒光粉在轉(zhuǎn)換紫外輻射時(shí)效率較低;粉體混合較為困難;封裝材料在紫外光照射下容易老化，壽命較短等。
3.多芯片白光LED光源
將紅、綠、藍(lán)三色LED芯片封裝在一起，將它們發(fā)出的光混合在一起，也可以得到白光。這種類型的白光LED光源，稱為多芯片白光LED光源。與熒光粉轉(zhuǎn)換白光LED相比，這種類型LED的好處是避免了熒光粉在光轉(zhuǎn)換過程中的能量損耗，可以得到較高的光效;而且可以分開控制不同光色LED的光強(qiáng)，達(dá)到全彩變色效果，并可通過LED的波長和強(qiáng)度的選擇得到較好的顯色性。此方法弊端在于，不同光色的LED芯片的半導(dǎo)體材質(zhì)相差很大，量子效率不同，光色隨驅(qū)動(dòng)電流和溫度變化不一致，隨時(shí)間的衰減速度也不同。為了保持顏色的穩(wěn)定性，需要對(duì)3種顏色的LED分別加反饋電路進(jìn)行補(bǔ)償和調(diào)節(jié)，這就使得電路過于復(fù)雜。另外，散熱也是困擾多芯片白光LED光源的主要問題。
LED光源就是發(fā)光二極管(LED)為發(fā)光體的光源。發(fā)光二極管發(fā)明于20世紀(jì)60年代，在隨后的數(shù)十年中，其基本用途是作為收錄機(jī)等電子設(shè)備的指示燈。這種燈泡具有效率高、壽命長的特點(diǎn)，可連續(xù)使用10萬小時(shí)，比普通白熾燈泡長100倍。
1.電壓：LED使用低壓電源，供電電壓在6-24V之間，根據(jù)產(chǎn)品不同而異，所以它是一個(gè)比使用高壓電源更安全的電源，特別適用于公共場(chǎng)所。
2.效能：LED消耗能量較同光效的白熾燈減少80%。
3.適用性：LED很小，每個(gè)單元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制備成各種形狀的器件，并且適合于易變的環(huán)境。
4.穩(wěn)定性：LED可使用10萬小時(shí)，光衰為初始的50%。
5.響應(yīng)時(shí)間：其白熾燈的響應(yīng)時(shí)間為毫秒級(jí)，LED燈的響應(yīng)時(shí)間為納秒級(jí)。
6.驅(qū)動(dòng)：LED使用低壓直流電即可驅(qū)動(dòng)，具有負(fù)載小、干擾弱的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)使用環(huán)境要求較低。
7.顯色性高：LED的顯色性高，不會(huì)對(duì)人的眼睛造成傷害。
COB光源是指芯片直接在整個(gè)基板上進(jìn)行邦定封裝，即在里基板上把N個(gè)芯片繼承集成在一起進(jìn)行封裝。主要用來解決小功率芯片制造大功率LED燈問題，可以分散芯片散熱，提高光效，同時(shí)改善LED燈的眩光效應(yīng)。COB光通量密度高，眩光少光柔和，發(fā)出來的是一個(gè)均勻分布的光面。
COB光源是在LED芯片直接貼在高反光率的鏡面金屬基板上的高光效集成面光源技術(shù)，此技術(shù)剔除了支架概念，無電鍍、無回流焊、無貼片工序，因此工序減少近三分之一，成本也節(jié)約了三分之一。
COB光源可以簡單理解為高功率集成面光源，可以根據(jù)產(chǎn)品外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)光源的出光面積和外形尺寸。
1、散光光源，無刺眼炫光。
顆粒LED光源功率越大光線越刺眼，不適合小孩家庭使用，但LED面光源 生產(chǎn)工藝解決了led發(fā)光的眩光問題，使用范圍更廣，更安全。
2、高導(dǎo)熱，低光衰，長壽命。
一帶二代led封裝技術(shù)散熱設(shè)計(jì)不良，led二次焊接后即使用大量散熱器也無法快速導(dǎo)出熱量，導(dǎo)致成品led燈具光衰極快。 led面光源采用cob工藝生產(chǎn)，摒棄了草帽管和貼片燈珠的金屬支架封裝模式，直接將芯片貼裝在導(dǎo)熱性能極佳的金屬基板上，散熱效率比燈珠式led光源提高幾十倍，大幅度降低了led光源的光衰，有效保證了led燈具的使用壽命。
3、出光均勻，無色斑。
單顆大功率LED光源大多使用透鏡改善光效，即增加成本又使光視角變小;而使用多顆led燈珠的燈具會(huì)出現(xiàn)出光不均勻以及鬼影現(xiàn)象。led面光源是整面封裝，先進(jìn)的工藝完美的解決了led燈珠色光不均的問題，整面出光，光照均勻光效好，是未來室內(nèi)照明用節(jié)能光源的不二之選。
4、性能穩(wěn)定，組裝簡易，應(yīng)用方便。
顆粒式led燈珠組合成一盞燈具需要二次焊接再組裝整燈，成本高，故障 多，無形中大幅增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本;led面光源整體封裝成型，實(shí)現(xiàn)了led照明燈具光源的模塊化生產(chǎn)，用戶無需二次加工即可使用，使用簡單，可直接應(yīng)用于整燈生產(chǎn)，適合廣泛推廣。
5、發(fā)光無頻閃，無紫外線波段，綠色環(huán)保，更符合節(jié)能環(huán)保需求。
1、烙鐵焊接：烙鐵(最高30W)尖端溫度不超過300℃;焊接時(shí)間不超過3秒;焊接位置至少離膠體4毫米。
2、浸焊：浸焊最高溫度260℃;浸焊時(shí)間不超過5秒;浸焊位置至少離膠體4毫米。
一、LED尺寸大小：0603、0805、1210、5050是指LED燈帶上使用的發(fā)光元件----LED的尺寸大小(英制/公制)，下面是這些規(guī)格的詳細(xì)介紹：
0603：換算為公制是1005，即表示LED元件的長度是1.0mm，寬度是0.5mm。行業(yè)簡稱1005，英制叫法是0603.
0805：換算為公制是2125，即表示LED元件的長度是2.0mm，寬度是1.25mm.行業(yè)簡稱2125，英制叫法是0805.
1210：換算為公制是3528，即表示LED元件的長度是3.5mm，寬度是2.8mm。行業(yè)簡稱3528，英制叫法是1210.
5050：這是公制叫法，即表示LED元件的長度是5.0mm，寬度是5.0mm。行業(yè)簡稱5050.
LED燈數(shù)：15燈、30燈、60燈是指LED燈帶每米長度上焊接了多少顆LED元件，一般來說1210規(guī)格燈帶是每米60顆LED，5050規(guī)格燈帶是每米30顆LED，特殊的有每米60顆LED。不同LED數(shù)量的LED燈帶價(jià)格是不同的，這也是區(qū)分LED燈帶價(jià)格的一個(gè)重要因素。
發(fā)光強(qiáng)度，常用單位是mcd，即毫坎德拉。數(shù)值越高，說明發(fā)光強(qiáng)度越大，也就是越亮。這是評(píng)定LED燈帶亮度的重要指標(biāo)，亮度要求越高的燈帶價(jià)格越貴。這是因?yàn)楦吡炼鹊腖ED芯片價(jià)格偏貴，并且亮度越高，封裝難度越大。
SMD元件的發(fā)光角度都是120度。發(fā)光角度越大，起散光效果越好，但相對(duì)的，其發(fā)光的亮度也就相應(yīng)減小了。發(fā)光角度小，光的強(qiáng)度是上去了，但照射的范圍又會(huì)縮小。因此，評(píng)定LED燈帶的另一個(gè)重要指標(biāo)就是發(fā)光角度。現(xiàn)在市面上有一些不良廠家，為了提高發(fā)光的亮度以賺取更高的利潤，故意把發(fā)光角度減小，稍有不慎，就會(huì)買到這樣的以次充好的元件。
LED燈帶的輸入電壓，一般常用的規(guī)格是直流12V，也有的是24V。
1、最好用“純”直流電源供電
一些供應(yīng)商生產(chǎn)的LED產(chǎn)品通過“阻容降壓”的方法給LED供電，這種方法會(huì)給LED產(chǎn)品的壽命造成影響。最好是用開關(guān)電源，這樣不僅使LED電源“紋波系數(shù)”減小，還能使電壓更加穩(wěn)定。
2、做好靜電防護(hù)
加工生產(chǎn)的時(shí)候LED要采取一定的防靜電方法，比如：工作臺(tái)要和地面接觸，工人都要穿上防靜電服裝，帶上防靜電環(huán)，還有防靜電手套也要帶上，條件好的還可以安裝防靜電離子風(fēng)機(jī)，期間還要保證車間的濕度在65%左右，這樣就能避免空氣太過干燥產(chǎn)生靜電，與其他顏色LED一比較綠色和藍(lán)色的容易被靜電給破壞。還有LED的質(zhì)量關(guān)系到他的抗電能力，質(zhì)量好的LED抗靜電能力要好一些。
3、溫度會(huì)影響LED的內(nèi)阻
LED額定電流大概是20mA，溫度升高的時(shí)候，它的內(nèi)阻就會(huì)變小。如果用穩(wěn)壓的方法供電的話會(huì)造成LED電流升高的現(xiàn)象，而電流超過20mA的時(shí)候，LED的壽命就會(huì)受到影響，情況嚴(yán)重的話LED直接燒壞。所以最好選用恒流源供電，這樣可以確保LED的電流不會(huì)因?yàn)闇囟鹊淖兓兓?/p>
1、生產(chǎn)時(shí)一定要戴防靜電手套，防靜電手腕，電烙鐵一定要接地，嚴(yán)禁徒手觸摸白光LED的兩只引線腳。因?yàn)榘坠釲ED的防靜電為100V，而在工作臺(tái)上工作濕度為60%-90%時(shí)人體的靜電會(huì)損壞發(fā)光二極管的結(jié)晶層，工作一段時(shí)間后(如10小時(shí))二極管就會(huì)失效(不亮)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)立即失效。
2、焊接溫度為260℃，3秒。溫度過高，時(shí)間過長會(huì)燒壞芯片。為了更好地保護(hù)LED，LED膠體與PC板應(yīng)保持2mm以上的間距，以使焊接熱量在引腳中散除。
3、LED的正常工作電流為20mA，電壓的微小波動(dòng)(如0.1V)都將引起電流的大幅度波動(dòng)(10%-15%)。因此，在電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)LED的壓降配對(duì)不同的限流電阻，以保證LED處于最佳工作狀態(tài)。電流過大，LED會(huì)縮短壽命，電流過小，達(dá)不到所需光強(qiáng)。
一般在批量供貨時(shí)會(huì)將LED分光分色，即同一包產(chǎn)品里的LED光強(qiáng)、電壓、光色都是一致的，并在分光色表上注明。
關(guān)于LED漏電的問題，很多人都遇到過。有的是在生產(chǎn)檢測(cè)時(shí)就發(fā)現(xiàn)，有得是在客戶使用時(shí)發(fā)現(xiàn)。漏電出現(xiàn)的時(shí)機(jī)也各有不同。有些是在LED封裝完 成后的測(cè)試時(shí)就有，有些是在倉庫放置一段時(shí)間后出現(xiàn)，有些是在老化一段時(shí)間后出現(xiàn)，有些是在客戶焊接后出現(xiàn)，有些是在客戶使用一段時(shí)間后出現(xiàn)。
對(duì)LED漏電問題的具體發(fā)生原因，一直困擾著封裝廠的工程師。不少人認(rèn)為LED漏電的原因不外如下——
靜電損壞、晶片本身漏電、銀膠問題、打線偏焊、運(yùn)輸過程靜電擊穿漏電、封裝時(shí)機(jī)臺(tái)調(diào)試不當(dāng)或封裝后認(rèn)為造成成品漏電。
縱觀網(wǎng)上的結(jié)論，絕多數(shù)人將LED漏電原因歸結(jié)于靜電損壞。他們提出的解決措施不外乎強(qiáng)調(diào)防靜電措施。這讓封裝廠和使用者都很為難。因?yàn)榧词顾?們做好的防靜電措施，LED漏電現(xiàn)象依然會(huì)有存在。那么，LED漏電原因到底是什么呢?在目前，LED漏電原因最可能是以下幾點(diǎn)(按可能性大小 排序)：
1、芯片收到玷污(最主要、最高發(fā)問題)
2、銀膠過高
3、打線偏焊
4、應(yīng)力
5、使用不當(dāng)
6、晶片本身漏電
7、工藝不當(dāng)使得芯片開裂
8、靜電
9、其它原因
189 2289 6149
