随着经济的持续发展,新农村太阳能路灯作为以太阳能为能源的新能源照明产品,其具有的优势是巨大的,这是近几年大力推广新农村太阳能路灯的重要原因。随着照明用电大幅度提高,新农村太阳能路灯等绿色节能照明的研究应用,将越来越受到重视。目前,农村建设照明用电消耗约占整个电力消耗的20%左右,照明用电的压力大幅度增长,因此,降低照明用电是一个急需解决的问题。为了解决这个问题,***已研究开发出多种新农村太阳能路灯供新农村建设使用,并且在使用过程中新农村太阳能路灯都取得了很好的成效。
尽管新农村太阳能路灯效果斐然,但是距离绿色照明的要求还较远,开发和应用更高效、可靠、安全、耐用的新农村太阳能路灯势在必行。我国通过启动送电到村工程;在主要路段上使用新农村太阳能路灯代替传统的路灯;积极研发更加节能高效的新农村太阳能路灯等方面积极推进新农村的建设发展,新农村太阳能路灯作为建设的主力军,功不可没。
新农村太阳能路灯以低功耗、环保节能、使用寿命长等特点在中国大江南北被广泛使用。由于传统led光源开光角小,点面积的亮度高,光的散射具有***的方向性,光源易形成光点,光均匀度不好等因素,新农村太阳能路灯将在照明领域将逐渐代替传统的路灯成为新时代照明的主流。
LED的散热设计,由于现阶段单只LED的输出光效低,对于一般照明使用,将需要大量的LED元件组成模组以达到所需的照度。但LED的光电转换效率极差,只有15%至20%电能转为光输出,其余均转换成为热能,因此,当大量使用LED模组,这些极差的转换效率将造成散热处理问题。其问题表现为:这些热将造成LED模组的温度上升,当温度升高将导致LED工作电压减少、光强减少、光的波长变长。这些热将影响LED驱动器的效率、损害磁性元件及输出电容器的寿命,使LED驱动器的可靠度降低。
降低LED的寿命,加速LED的光衰。在设计LED灯具时,良好的散热设计主要是出于以下考虑:提高LED的效率、提高电流(功率),LED芯片要有更高的结温.LED光学性能的提高及高度的可靠性都依赖于芯片的结温(1)。因此好的热设计是要管理好LED芯片的结温Fj,LED芯片的散热途径主要有:传导、对流、发散。其中传导和对流对LED散热比较重要,从热能分析发散功率心=^>
LED的散热技术,大功率白光LED采用两种新技术,分别是提高电流密度与发光效率。提高电流密度是利用金属封装方式将LED的热能高效率扩散,提高输人功率,相对于普通LED,大功率白光LED则提高20至40倍。LED的热扩散技术面临两种选择,一种是将LED发光层(即LED的表面)与金属体接触,再从LED内侧(基板侧)将发光层产生的光线取出,这种设计必须开发可转换光线的透明基板;此外LED发光层与金属体接合面非常接近,导电膏容易与焊点接触造成短路,因此必须开发新的技术。而使用高导热性材料与LED晶片贴合方法与贴合技术,这种方式具有可直接沿用传统封装技术的优点。由于Si具有GaAs三倍的热传导率,表面平坦且价格低廉,贴合时的热处理变质量低,贴合设备结构简单成本低,因Si晶圆取得容易,且优良***等优点,因此采用以Si材质作为基板。
基板与晶片贴合条件基于两材料热膨胀系数的差异,因此AV长膜温度设定为3001以下,AV膜层堆积于两材料表面后再将金属面贴合成一体,由于AV的热传导率很高,同时又可将LED的热能扩散至Si基板,因此贴合时AV膜层不会发生龟裂现象,晶圆制程也无弯曲问题,对发光层而言更不会造成任何伤害。虽然CV的热传导率比AV高,不过CV在氢环境下进行热处理时会变质,在相同尺寸的晶圆能获得的晶片数量相对比较少。大功率白光LED晶片表面长有四维膜层,除此之外结构上与Si晶片完全相同,因此可直接延用改装的Si晶片封装设备即可。传统炮弹形LED热阻抗为300K/W,使用Si晶片封装设备封装的大功率白光LED只有10K/W左右,这意味着电流密度提高4倍。
大功率白光LED封装设计改善流明衰减红色LED的光线输出衰减速率较白光LED慢,而绿光和蓝光LED则以中等的速率衰减。白光LED是封装在一个与外界隔离的灯具中,白光LED的环境温度将影响白光LED的光输出衰减速率。不同的白色光源,其光线输出随时间变化。目前开发成功的封装面积只有3.4mmx2.8mmx1.2mm的大功率白色LED。与原产品相比,封装面积和封装厚度大约分别减至1/15和1/5,作为大可通过500mA电流的白光LED,可应用于各种照明设备。大电流白光LED能大幅减小尺寸,主要得益于通过采用陶瓷封装提高了散热性。原来的产品使用的是热传导性较差的树脂封装材料,所以需要加大封装。