市場上常見的2835、3030、3535led顆粒光效是多少?
發布時間:
2025-07-03 10:01
市場上常見的 2835、3030、3535 LED 顆粒光效如下:
2835 LED 顆粒:光效通常可達 100-120lm/W,優質產品的光效可達到 160lm/W 以上。
3030 LED 顆粒:光效一般在 100lm/W 以上,較高能達到 120-160lm/W,具體數值依賴于不同的驅動電流和環境條件。
3535 LED 顆粒:光效一般在 90-100lm/W,通過技術創新,部分產品可達到更高光效。
2835、3030、3535led顆粒的光效受哪些因素影響?
2835、3030、3535 LED顆粒的光效(單位:lm/W,即每瓦電能產生的流明數)受多種因素綜合影響,這些因素貫穿芯片制造、封裝工藝、使用環境等全生命周期,具體可分為以下幾類:
一、芯片本身的性能(核心影響因素) 芯片是LED發光的源頭,其固有特性直接決定光效上限: -
芯片材料與結構: - 量子阱(MQW)的材料配比(如InGaN/GaN)、阱寬和勢壘厚度會影響電子-空穴復合效率,復合效率越高,光效越高。 - 襯底類型(藍寶石、SiC、硅襯底)影響光提取效率:例如,SiC襯底導熱性更好,可減少高溫導致的光效衰減;圖形化藍寶石襯底(PSS)能減少光的全反射,提升出光率。 - 芯片尺寸:在相同功率下,更大尺寸的芯片(如3535比2835芯片更大)散熱壓力更小,光效更穩定。 -
芯片發光波長: 藍光芯片的波長(通常450-460nm)需與熒光粉的激發光譜匹配,匹配度越高,熒光粉轉換效率越高,光效損失越少。例如,若藍光波長偏離熒光粉最佳激發波長,會導致部分藍光無法被有效轉換為白光,浪費能量。
二、封裝工藝與材料(光效損失的關鍵環節) 封裝過程中,光的提取、轉換和傳輸損耗是影響光效的重要因素:
-熒光粉性能與配: - 熒光粉的量子效率(吸收藍光后轉換為可見光的比例)直接影響光效,優質氮化物熒光粉(如YAG:Ce³?)量子效率可達90%以上,而劣質硅酸鹽熒光粉可能低于70%。 - 熒光粉涂層的均勻性:若涂層過厚或分布不均,會導致“自吸收”(熒光粉吸收自身發出的光)或藍光泄漏,降低光效。
-封裝膠與透鏡: - 封裝膠的透光率:硅膠透光率(95%以上)高于環氧樹脂(85%-90%),且耐溫性更好,可減少長期使用后的黃變導致的光效下降。 - 透鏡設計:透鏡的折射率、形狀(如凸面、菲涅爾透鏡)影響光的折射和散射,優化設計可減少光在封裝體內的反射損耗。
- 支架與固晶工: - 支架材料的反光率:銀鍍層支架反光率(90%以上)高于鋁支架(80%左右),能反射芯片側面發出的光,提升出光率。 - 固晶質量:芯片與支架的貼合度(如使用高導熱銀膠)影響散熱,若貼合不良導致熱阻過高,會間接降低光效。 ### 三、工作條件與環境(光效的動態影響因素) LED的實際工作狀態會顯著改變光效,尤其是溫度和電流: -
結溫(芯片核心溫度): 光效隨結溫升高而顯著下降(通常結溫每升高10℃,光效下降2%-5%)。原因包括: - 高溫導致量子阱中電子-空穴非輻射復合增加(能量轉化為熱能而非光能); - 熒光粉在高溫下量子效率下降,且發光波長紅移,與芯片藍光的匹配度降低。 不同型號對溫度的敏感度略有差異:3030、3535因功率較高(通常1-3W),若散熱不良,結溫升高更明顯,光效衰減比2835(0.2-0.5W)更嚴重。 - **驅動電流**: - 在額定電流范圍內(2835通常20-60mA,3030/3535通常150-300mA),光效隨電流升高略有下降(因結溫上升); - 超過額定電流后,光效急劇下降:電流過大導致結溫驟升,同時芯片電阻損耗增加(焦耳熱),電能轉化為光能的比例大幅降低。
- 工作電壓**: 芯片正向電壓(Vf)越高,相同電流下的功耗(P=Vf×I)越大,光效(lm/W)越低。優質芯片的Vf偏差小(如2835的Vf通常3.0-3.4V),劣質芯片可能超過3.6V,導致光效下降10%以上。 ### 四、驅動電源與電路設計(間接影響因素) 驅動電路的效率和穩定性會影響LED實際輸入的有效電能: - **驅動電源效率**: 驅動電源將交流電轉換為直流電的效率(如90% vs 80%)直接影響系統光效。例如,若電源效率低,更多電能轉化為熱能而非驅動LED發光,導致整體光效下降。 -
電流穩定性: 恒流驅動的精度越高(如電流波動<±3%),LED工作狀態越穩定,光效衰減越慢;若電流波動大,會導致芯片結溫頻繁變化,加速光效衰減。 ### 不同型號的差異影響 - **2835**(小功率,多用于室內照明):因功率低、散熱壓力小,光效主要受芯片量子效率和熒光粉轉換效率影響;
- 3030/3535(中大功率,多用于戶外、工業照明):因驅動電流大,結溫對光效的影響更顯著,故散熱設計(支架、固晶工藝)和驅動電流匹配是關鍵。 綜上,LED顆粒的光效是芯片性能、封裝工藝、使用條件等多因素共同作用的結果,優化時需針對不同型號的應用場景,重點解決核心限制因素(如小功率側重光提取,大功率側重散熱)。
如何提高2835、3030、3535led顆粒的光效?
### 一、芯片層面:提升核心發光效率
芯片是LED發光的核心,其性能直接決定光效上限,主要優化方向包括:
- 優化芯片結構:
采用更先進
倒裝芯片(Flip-Chip)技術,減少金線 bonding 帶來的光吸收和電阻損耗;通過**多量子阱(MQW)結構優化**(如調整阱寬、勢壘材料),提高電子-空穴復合效率,減少非輻射復合損耗。
- 改進襯底與外延技:
使用**藍寶石襯底圖形化(PSS)** 或**硅襯底、碳化硅(SiC)襯底**,減少光在襯底中的全反射,提升光提取效率;通過外延生長工藝控制(如降低位錯密度),減少晶體缺陷導致的發光損耗。
- **提高芯片發光波長匹配度**:
針對不同應用場景(如照明、背光),優化芯片的藍光波長(通常450-460nm)與熒光粉激發光譜的匹配度,減少光譜能量浪費。
二、封裝材料:減少光損耗與提升轉換效率
封裝材料的性能直接影響光的提取和傳輸,關鍵優化點包括:
- 熒光粉選型與配比優化:
選高量子效率的熒光粉(如氮化物熒光粉替代傳統硅酸鹽熒光粉),減少激發光向可見光轉換時的能量損耗;通過**熒光粉涂層均勻性控制**(如噴涂、點膠工藝優化),避免局部濃度過高導致的“自吸收”現象。
- 封裝膠與透鏡改進:
使用**高透光率封裝膠**(如硅膠替代環氧樹脂,透光率提升至95%以上),減少光在膠體中的吸收;設計**低折射率差的透鏡結構**(如硅膠透鏡),降低光從芯片到空氣的界面反射損耗(利用菲涅爾定律優化入射角)。
- 減少封裝內部雜散光:
在封裝支架內表面采用**高反光材料**(如銀鍍層或鋁反射杯),將散射光重新導出,提升光利用率。
### 三、封裝工藝:提升光提取與一致性
封裝工藝的精細化可減少生產過程中的光效損耗,具體措施包括:
- **精密固晶與焊線工藝**:
采用高精度固晶設備,確保芯片與支架貼合緊密,減少熱阻;使用**超細金線或銅線**(直徑≤20μm),降低引線電阻帶來的功耗,同時避免引線遮擋光線。
- **熱壓焊(Thermosonic Bonding)替代傳統焊線**:
減少焊點接觸電阻,降低焦耳熱損耗,尤其對大電流驅動的3030、3535顆粒(常應用于工礦燈、汽車燈)效果更顯著。
- **模塊化封裝設計**:
對于多芯片集成的封裝(如3535常采用多芯片組合),優化芯片排列間距,避免芯片間的光吸收和熱干擾。
### 四、散熱管理:降低溫度對光效的負面影響
LED的光效隨結溫升高顯著下降(通常結溫每升高10℃,光效下降2%-5%),因此散熱是關鍵:
- **優化封裝支架結構**:
采用**高導熱系數的支架材料**(如銅基支架+鍍鎳層,導熱系數>300W/(m·K)),或集成散熱鰭片設計,加快熱量從芯片向外部傳導;對3030、3535等大功率顆粒,可采用**陶瓷支架**(如氧化鋁、氮化鋁),兼顧絕緣性和散熱性。
- **降低熱阻鏈路**:
通過**芯片與支架間的導熱膠(如銀膠、燒結銀)優化**,減少界面熱阻;對倒裝芯片封裝,采用**直接覆銅(DBC)基板**,縮短散熱路徑。
- **匹配合理的驅動電流**:
避免過度追求高功率而盲目提高驅動電流(如2835顆粒通常驅動電流20-60mA,3030/3535為150-300mA),在額定電流范圍內設計驅動方案,減少結溫升高導致的光效衰減。
五、驅動與電路配合:減少能量損耗
LED的光效不僅取決于自身性能,還與驅動電路的效率密切相關:
- **采用高效驅動電源**:
選擇恒流精度高、轉換效率>90%** 的驅動芯片,減少電能向熱能的轉化;避免驅動電流波動過大,穩定芯片工作狀態。
- 優化電路布局**:
減少PCB板上的線路電阻(如加粗銅箔、縮短布線長度),降低線路損耗,尤其對多顆粒串聯的燈具更重要。
總結
不同型號的LED顆粒因應用場景不同,優化側重點略有差異:
2835(多用于室內照明、背光,低功率):重點優化光提取效率(如封裝材料)和小電流下的發光穩定性;
3030/3535(多用于戶外照明、工業燈,中高功率):優先強化散熱設計和大電流下的光效保持能力(如芯片結構、支架散熱)。
通過上述多維度優化,主流LED顆粒的光效可從現有水平再提升10%-30%,同時兼顧壽命和可靠性
3030,2835,3535led燈珠
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