作者：周志敏,纪爱华
出版社：电子工业出版社
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LED照明工程实用技术 驱动电路设计·PCB设计·可靠性设计试读：
前言
LED是一种可将电能转变为光能的半导体发光器件，属于固态光源。LED的优点很多，不仅寿命长、耗能低，而且控制极为方便，属于典型的绿色照明光源。LED技术的不断创新和发展，使得LED在照明领域得以推广应用。LED作为一种新型的照明光源，其应用前景举世瞩目，被誉为21世纪最有价值的光源，这必将引起照明领域一场新的革命。自从LED出现，无论是发光原理还是功能等方面都具有其他传统光源无法比拟的优势，因此LED照明已成为21世纪照明领域的一种趋势。
LED照明技术的发展已引起国内外光源界的普遍关注，现已成为具有较好发展前景和影响力的一项高新技术产业。LED产品的开发、研制、生产已成为发展前景十分广阔的朝阳产业。目前，随着LED照明技术的广泛应用及潜在的市场开发，LED照明显示出了强大的发展潜力，并已形成完整的产业链。
在21世纪，照明设计将会以LED光源为主流，而LED驱动电路的研发、设计是LED应用技术创新的关键，直接关系到LED产品的性能和使用寿命。为此，本书结合LED驱动电路的最新应用技术，把LED驱动电路设计、LED驱动电路PCB设计、LED驱动电路可靠性设计有机地结合起来，系统地讲述了从事LED照明开发、设计和应用的工程技术人员所必备的基础知识及在设计过程中应掌握的设计要点。本书在写作中尽量做到有针对性和实用性，在保证科学性的同时注意通俗性，力求做到通俗易懂和结合工程实际，以便于读者掌握LED在照明工程应用中的设计要点。
参加本书编写工作的有周志敏、纪爱华、周纪海、纪达奇、刘建秀、顾发娥、刘淑芬、纪达安、纪和平、陈爱华等，本书在写作过程中，无论资料的收集方面还是技术信息交流方面都得到了国内外专业学者和同行及LED制造商的大力支持，在此表示衷心的感谢！
由于时间短，加之作者水平有限，难免有不当之处，敬请读者批评指正。编著者▶▶第一部分LED驱动电路设计第1章 LED驱动电路设计要点1.1 LED芯片及模组选用要点
1.1.1 LED芯片选用要点
1.LED芯片电学特性
1）I-V特性
I-V特性是表征LED芯片PN结性能的主要指标。LED的I-V特性具有非线性、单向导电性等特点，即外加正偏压表现为低电阻，反之为高电阻，如图1-1所示。图1-1 I-V特性曲线a（1）正向死区（图1-1中的oa或o′a′段）。a点对应的V为开启电a压，当V﹤V时，外加电场尚未克服由少数载流子扩散而形成的势垒电场，此时电阻R很大。开启电压对于不同 LED其值不同，GaAs为1V，红色GaAsP为1.2V，GaP为1.8V，GaN为2.5V。F（2）正向工作区。工作电流I与外加电压呈指数关系，即S
式中，I为反向饱和电流。aFF
在V﹥V的正向工作区，I随V指数上升：F
① 正向工作电流I是指LED正常发光时的正向电流值，在实际使FFm用中应根据需要选择I，一般在0.6×I以下。FF
② 正向工作电压V是在给定正向电流下得到的，一般是在I F=20mA时测得的。LED正向工作电压V范围为1.4～3V。在环境温度F升高时，正向工作电压V将下降。
当正向电压小于某一值（叫阈值）时，电流极小，LED不发光。当电压超过某一值后，正向电流随电压迅速增加而使LED发光。由I-V特性曲线可以得出LED的正向工作电压、反向漏电流及反向击穿电R压等参数。LED反向漏电流I﹤10μA。LED的正向伏安特性如图1-2所示。LED伏安特性模型可表示为as
式中，V为LED的开启电压；R表示伏安特性曲线的斜率；T为F环境温度；ΔV/ΔT为LED正向电压的温度系数，对于多数LED典型值为-2V/℃。
从LED的伏安特性曲线及模型看，LED在正向导通后其正向电压的细小变动将引起LED电流的很大变化，并且，环境温度、LED老化时间等因素也将影响LED的电气性能。因LED的光输出直接与LED电流相关，所以在LED应用中，应控制驱动电路的输入电压、环境温度等因素发生变化，否则，LED的光输出将随输入电压和温度等因素变化而变化；并且，若LED电流失控，LED长期工作在大电流下将影响LED的可靠性和寿命，甚至造成LED失效。（3）反向死区。当V﹤0时，PN结加反向偏压。GaP LED的反向RR漏电流I（V=-5V）为0A，GaN LED的反向漏电流I（V=-5V）为10μA。RR（4）反向击穿区。V对应的I为反向漏电流。当反向偏压一直增R加使V﹤-V时，由于I突然增加而出现击穿现象。由于LED所用的化R合物材料种类不同，各种LED的反向击穿电压V也不同。
2）C-V特性
LED芯片有9×9（mil）、10×10（mil）、11×11（mil）、12×jb12（mil）等规格。LED芯片PN结的结电容C为势垒电容C与扩散电djbd容C之和（C =C＋C）。LED的C-V特性呈二次函数关系，如图1-3所示（图1-3所示的C-V特性是由1MHz交流信号用C-V特性测试仪测得的）。图1-2 LED的正向伏安特性图1-3 C-V特性曲线
3）允许功耗PFF
当流过LED的电流为I、管压降为V时，则LED的功率消耗为FFP=V×I。LED工作时，外加偏压、偏流一定时促使PN结内一部分载j流子复合发出光，还有一部分变为热，使结温升高。若结温为T，外aja部环境温度为T，则当T﹥T时，LED内部热量借助管座向外传热，散发热量（功率）可表示为
4）响应时间
LED的响应时间是标志反应速度的一个重要参数，尤其在脉冲驱动或电调制时显得非常重要。响应时间是指输入正向电流后，LED开始点亮（上升）和熄灭（下降）的时间。LED的上升时间随着电流的1-xx增大近似成指数地衰减。直接跃迁材料（如GaAs P）的LED响应时间仅几个纳秒，而间接跃迁材料（如GaP）的LED响应时间则为100ns。
LED的响应时间从使用角度来看，就是LED点亮与熄灭所延迟的rf0时间，如图1-4中的t、t。在图1-4中，t值很小，可忽略。LED的响应时间主要取决于载流子寿命、器件的结电容及电路阻抗。图1-4 LED响应时间特性图rr（1）LED的点亮时间t（上升时间）。t是指从接通电源使LED发光强度达到正常值的10%开始，一直到LED发光强度达到正常值的90%所经历的时间。ff（2）LED的熄灭时间t（下降时间）。t是指LED从正常发光减弱至原来的10%所经历的时间。
不同材料制造的LED响应时间各不相同，例如，GaAs、-9-7GaAsP、GaAlAs的响应时间小于10 s，GaP为10s，因此它们可应用于10～100MHz的高频系统。
2.LED芯片光学特性
LED有红外（非可见光）与可见光两个系列。非可见光系列LED可用辐射度来量度其光学特性，可见光系列LED可用光度学（对可见光的能量计量的学科）来量度其光学特性。
1）发光强度及其角分布
LED发光强度表征LED在某个方向上的发光强弱，由于LED在不同的空间角度光强相差很多，因此分析和研究LED的光强分布特性具有实际意义，其直接反映LED光源的最小观察角度。（1）发光强度。发光强度是表征发光器件发光强弱的重要性能。LED采用的是圆柱、圆球形封装，由于凸透镜的作用，故具有很强指向性：位于法向方向光强最强，其与水平面交角为90°。偏离法向不同θ角度，光强也随之变化。（2）发光强度分布。发光强度随不同封装形状而不同，而使其发光强度依赖方向角。一种在GaP基片上生成的GaAs PLED发光强度分布图如图1-5所示，谱线宽度为400Å，光发射的角度宽度约为22°，LED的辐射通量是集中在一定角度内发射出去的。图1-5 LED发光强度分布图（3）光出射度。图1-6表明几种半导体PN结发射的光出射度与输1-xx1-xx入电流的关系。可见，GaAsP和GaAlAs LED具有良好的线性关系，其他两种则相当差。（4）发光强度的角分布。发光强度的角分布描述LED发出的光在空间各个方向上的光强分布。它主要取决于LED的封装工艺（包括支架、模粒头、环氧树脂中是否添加散射剂），为获得图1-7所示的高指向性的角分布，应采取以下措施。图1-6 PN结发射的光出射度与输入电流的关系图图1-7 高指向性的角分布图
① LED管芯位置应离模粒头远些。
② 使用圆锥状（子弹头）的模粒头。
③ 封装LED的环氧树脂中勿加散射剂。1
采取上述措施可使LED散射角为2θ/2=6°左右，大大提高了指向1性。当前几种常用圆形LED封装的散射角（2θ/2）为：5°、10°、30°、45°。
2）LED发光峰值波长及其光谱分布
LED所发的光并非单一波长，其波长基本上按图1-8所示分布（纵轴是相对光强）。由图1-8可见，无论什么材料制成的LED，LED光谱分布曲线都有一个相对光强最大处（光输出最大），与之相对应pp有一个波长，此波长叫峰值波长，用λ表示。只有单色光才有λ波长。图1-8 LED光波长分布图
LED的发光强度通常是指法线（对圆柱形LED是指其轴线）方向上的发光强度。若在该方向上辐射强度为1/683W/sr，则发光强度为1坎德拉（符号为cd）。由于一般LED的发光强度小，所以发光强度常用mcd作为单位。LED发光强度或光功率输出随着波长变化而不同，绘成一条分布曲线，即为光谱分布曲线。当此曲线确定之后，LED的有关主波长、纯度、相关色度参数亦随之确定。
LED光谱分布与制备所用化合物半导体种类、性质及PN结结构（外延层厚度、掺杂杂质）等有关，而与LED的几何形状、封装方式无关。图1-9绘出几种由不同化合物半导体及掺杂制得LED的光谱分布曲线。图1-9 不同化合物半导体及掺杂制得LED的光谱分布曲线p
在图1-9中，曲线1是蓝色InGaN/GaN的LED，峰值波长λ=460～p465nm；曲线2是绿色GaPN的LED，峰值波长λ=550nm；曲线3是红p色GaPZn-O的LED，峰值波长λ=680～700nm；曲线4是使用GaAs材p料的LED，峰值波长λ=910nm；曲线5是Si光电二极管，通常作光电接收用。
对大多数半导体材料而言，由于折射率较大，在光逸出半导体之前，往往已经过多次反射，由于短波光比长波光易于吸收，所以峰值g波长所对应的光子能量比半导体材料的能量E小。例如，GaAs发射的峰值波长所对应的光子能量为1.1eV，比室温下的半导体材料的能g1-xx量E小0.3eV。改变GaAsP中的x值，峰值波长在620～680nm范围内变化。谱线半宽度为200～300Å。由此可知，LED提供的是谱线半宽度很大的单色光。由于半导体的能量随温度的上升而减小，因此它所发射光的峰值波长随温度的上升而增长，温度系数为2～3/℃。
在LED谱线的峰值两侧±Δλ处，存在两个光强等于峰值（最大光pp强）一半的点，此两点分别对应λ -Δλ、λ＋Δλ，它们之间的宽度叫谱线宽度，也称半功率宽度或半高宽度（简称半宽度）。半高宽度反映谱线宽窄，为LED单色性的参数，LED半高宽度小于40nm。光谱半宽度2Δλ表示光谱的纯度，是指图1-9中1/2峰值光强所对应两波长的间隔。
图1-10给出两只不同型号LED发光强度角分布，中垂线（法线）AO的坐标为相对发光强度（即发光强度与最大发光强度之比），显然，法线方向上的相对发光强度为1，离开法线方向的角度越大，相1对发光强度越小。由图1-10可以得到半值角或视角值。半值角θ/2是指发光强度值为轴向强度值一半的方向与发光轴向（法向）的夹角。半值角的2倍为视角（或称半功率角）。
对于LED的光谱特性，主要看它的单色性是否优良，而且要注意红、黄、蓝、绿、白等色LED的主要颜色是否纯正。因为在许多场合下（如交通信号灯），对颜色的要求比较严格。目前，我国的一些LED信号灯中绿色发蓝，红色的为深红，从这个现象来看，对LED的光谱特性进行专门研究是非常必要而且很有意义的。有的LED发光不是单一色，即不仅有一个峰值波长，有的甚至有多个峰值，并非单色光。为此，描述LED色度特性而引入主波长。主波长就是人眼所能观察到的、由LED发出主要单色光的波长。例如，GaP材料可发出多个峰值波长，而主波长只有一个。随着LED长期工作，它会结温升高而使主波长偏向长波长。图1-10 两只不同型号LED发光强度角分布
3）光通量
光通量Φ是表征LED光输出的辐射能量，它标志器件的性能优劣。光通量为LED向各个方向发光的能量之和，它与工作电流直接有关。随着电流增加，LED光通量随之增大。LED的光通量单位为流明（lm）。光通量与芯片材料、封装工艺水平及外加恒流源大小有关。目前，单色LED的光通量最大约1lm；白光LED的光通量范围为1.5～1.8lm（小芯片）；对于1mm×1mm的功率级芯片制成的白光LED，其光通量为18lm。
4）视觉灵敏度和发光效率（1）人的视觉灵敏度在λ=555nm处有一个最大值680lm/W。若将λ视觉灵敏度记为 K，则发光能量P与可见光通量Φ之间的关系为（2）发光效率是光通量与电功率之比。发光效率表征光源的节能特性，这是衡量现代光源性能的一个重要指标。LED的量子效率为
若输入能量为W=V×I，则发光能量效率为c
若光子能量h =eV，则
LED的效率可以用电光源的常用术语来表征，即对红外光采用辐elqi射效率 η，对可见光则用发光效率η，也有用内量子效率η和外量子qeqi效率η来表征的。内量子效率η为F
式中，η为辐射复合产生光子的效率；G为注入的电子空穴对数。qi
这样η等于注入每个电子空穴对在半导体内所产生光子的效率，qe最高可接近100%。外量子效率η为OUT
式中，η为从LED输出光子的效率。qe
这样η等于注入每个电子空穴对所产生的输出器件外的有效光qe子的效率，一般只有0.01%～13%。发射红外的η可达15%，而绿光qe的η则下降到1%以下。
使外量子效率显著下降的主要原因是半导体本身的吸收，是光从半导体射入空气时的反射损失和全反射损失造成的。例如，GaAs 的折射率n=3.6，反射损失为32%。图1-11（a）所示LED的全反射损失为96%，出射的光只有百分之几。采用图1-11（b）所示LED的全反射损失大为减少。图1-11（b）所示LED结构的球形部分常用材料为透明树脂，以降低成本。图1-11 LED结构示意图（3）流明效率是评价具有外封装LED特性的主要参数，LED 的流明效率高，指在同样外加电流下辐射可见光的能量较大，故也称为可见光发光效率。表1-1列出几种常见LED流明效率（可见光发光效率）。表1-1 几种常见LED流明效率（可见光发光效率）
品质优良的LED要求向外辐射的光能量大，向外发出的光尽可能多，即外部效率要高。事实上，LED向外发出光仅是内部发光的一部分，总的发光效率应为ic
式中，η为PN结区少子注入效率；η为在势垒区少子与多子复合e效率； η为外部出光效率（光取出效率）。i
由于LED材料折射率很高，n≈3.6。当芯片发出光垂直入射晶体i材料与空气界面时（无环氧封装），被空气反射，其反射率为（n-1）22i/（n＋1）=0.32。反射出的光仅占32%，因有相当一部分光被吸收，e而大大降低了外部出光效率。为了进一步提高外部出光效率η可采取以下措施。
① 用折射率较高的透明材料（环氧树脂n=1.55并不理想）覆盖在芯片表面。
② 把芯片晶体表面加工成半球形。g
③用E大的半导体材料作为衬底以减少晶体内光吸收，若用折射率n=2.4～2.6的低熔点、热塑性大的玻璃作为封帽，则可使红外GaAs、GaAsP、GaAlAs系LED效率提高4～6倍。
5）亮度
亮度是LED发光性能的又一重要参数，具有很强的方向性。亮度是指在某方向上发光体表面亮度等于发光体表面上单位投射面积在单2位立体角内所辐射的光通量。亮度的单位为cd/m或Nit。正法线方向的亮度为0
若光源表面是理想漫反射面，亮度L与方向无关，为常数。 晴2朗的蓝天和荧光灯的表面亮度约为7000cd/m，从地面看太阳表面亮82度约为14×10cd/m。LED亮度与外加电流密度有关，通常LED的00J（电流密度） 增加，L也近似增大。另外，亮度还与环境温度有关，c0随环境温度升高，η（复合效率） 下降，L减小。当环境温度不变，电流增大足以引起PN结结温升高，温升后，亮度呈饱和状态。
6）寿命20
LED的寿命一般很长，在电流密度J小于1A/cm的情况下，寿命可达1000000h，即可连续点燃一百多年。这是任何光源均无法与它相比的。LED的亮度随着工作时间的加长而衰退，这就是老化。老化0的快慢与电流密度J和老化时间常数r有关。
LED随着长时间工作而出现的光强或光亮度衰减现象称为老化，可描述为t0
式中，L为t时间后的亮度；L为初始亮度。t0
通常把亮度降到L =1/2L所经历的时间t称为LED的寿命。测定t要花很长的时间，通常推算求得其寿命。测量方法是：用一定的恒流340t源驱动LED，刚点燃时测得L，在点燃10～10 h后，测得L，代入-t/τt0t0L=Le 求出τ，再把L=1/2L代入，可求出寿命t。6F
长期以来认为LED寿命为10 h，这是指单个LED在 I =20mA 的条件下。随着功率型LED开发应用，国外学者认为以LED的光衰减百分比数值作为其寿命的依据。例如，LED的光衰减为原来的35%，寿命大于6000h。
3.LED芯片热学特性
LED的光学参数与PN结结温有很大的关系，一般工作条件为小F电流I﹤10mA或10～20mA长时间连续点亮LED时，LED的温升不明p0显。若环境温度较高，则LED的主波长或λ就会向长波长漂移，L也会减小。点阵、大显示屏的温升对LED的可靠性、稳定性有一定影响。LED的主波长随温度的关系可表示为
由式 （1-14）可知，每当LED的结温升高10℃，则波长向长波漂移1nm，且发光的均匀性、一致性变差。这对作为照明用的灯具光源，且要求小型化、密集排列以提高单位面积上的光强、光亮度的设计来说，尤其应注意用散热好的灯具外壳或专门通风设备来确保LED长期稳定工作。
4.LED芯片磊晶材料种类
LED芯片磊晶材料的种类如下。（1）LPE（Liquid Phase Epitaxy，液相磊晶法）GaP/GaP。（2）VPE（Vapor Phase Epitaxy，气相磊晶法）GaAsP/GaAs。（3）MOVPE（Metal OrganicVapor Phase Epitaxy，有机金属气相磊晶法）AlGaInP/GaN。（4）SH（Single Heterostructure，单异质结构）GaAlAs/GaAs。（5）DH（Double Heterostructure，双异质结构）GaAlAs/GaAs。（6）DDH（Duplex Double Heterostructure，双行双异质结构）GaAlAs/GaAlAs。
LED晶片主要由砷（As）、铝（Al）、镓（Ga）、铟（In）、磷（P）、氮（N）、硅（Si）这几种元素中的若干种组成。
5.LED分类（1）LED按极性可分为N/P-LED和P/N-LED。（2）LED按发光亮度分类如下。
① 一般亮度：R、H、G、Y、E等。
② 高亮度：VG、VY、SR等。
③ 超高亮度：UG、UY、UR、UYS、URF、UE等。
④ 不可见光（红外线）：R、SIR、VIR、HIR。
⑤ 红外线接收管：PT。
⑥ 光电管：PD。（3）LED按出光面特征分圆形LED、方形LED、矩形LED、面LED、侧向LED、表面安装用微型LED等。
圆形LED按直径分为ϕ2mm、ϕ4.4mm、ϕ5mm、ϕ8mm、ϕ10mm及ϕ20mm等。国外通常把ϕ3mm的LED记作T-1，把ϕ5mm的记作T-1（3/4），把ϕ4.4mm的记作T-1（1/4）。由半值角大小可以估计圆形LED发光强度角分布情况。从发光强度角分布图来分，圆形LED有3类。
①高指向型：一般为尖头环氧封装或带金属反射腔封装，且不加散射剂。半值角为5°～20°或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或与光检出器联用以组成自动检测系统。
② 标准型：通常作指示灯用，其半值角为20°～45°。
③ 散射型：用作视角较大的指示灯，半值角为45°～90°或更大，添加散射剂的量较大。（4）LED按组成分可分为二元、三元、四元LED。所谓的二元、三元、四元LED，是指LED芯片中所含有效元素的数目。
① 二元芯片（磷、镓）：H、G等（有两种有效元素）。
② 三元芯片（磷、镓、砷）：SR、HR、UR等（有3种有效元素）。
③ 四元芯片（磷、铝、镓、铟）：SRF、HRF、URF、VY、HY、UY、UYS、UE、HE、UG等。
三元LED芯片指主要含有3种元素的LED芯片，如HY、HO、IR、SR等产品。三元LED的可见光亮度一般较四元（4种元素）LED要低，全彩显示屏幕所用的红光芯片大部分是四元系产品，其特点是亮度高。三元LED芯片和四元LED芯片的区分，主要在于它们的发光区的半导体材料不同。（5）LED芯片按结构分类如下。
①MB（Metal Bonding，金属粘着）芯片属于UEC的专利产品。其特点有：采用高散热系数的材料Si作为衬底，散热容易；通过金属层来接合磊晶层和衬底，同时反射光子，避免衬底的吸收；导电的Si衬底取代GaAs衬底，具备良好的热传导能力（导热系数相差3～4倍），更适应于高驱动电流领域；底部的金属反射层有利于光度的提升及散热；尺寸可加大。
② GB（Glue Bonding，粘着结合）芯片属于UEC的专利产品。其特点有：透明的蓝宝石衬底取代吸光的GaAs衬底，其出光功率是传统 AS芯片的2倍以上，蓝宝石衬底类似 TS芯片的GaP衬底；芯片四面发光，具有出色的 Pattern图；整体亮度已超过TS 芯片的水平（8.6mil）；双电极结构使其耐高电流方面要稍差于TS单电极芯片。
③ TS（Transparent Structure，透明衬底）芯片属于HP的专利产品。其特点有：芯片工艺制作复杂，远高于AS芯片；透明的GaP衬底，不吸收光，亮度高。
④ AS（Absorbable Structure，吸收衬底）芯片经过近四十年的发展努力，中国台湾 LED光电业界对该类型芯片的研发、生产、销售处于成熟的阶段，各大公司在此方面的研发水平基本处于同一水平，差距不大；中国大陆芯片制造业起步较晚，其亮度及可靠度与中国台湾业界还有一定的差距。UEC的AS芯片有712SOL-VR、709SOL -VR、712SYM-VR、709SYM-VR等。其特点有：四元芯片，采用MOVPE工艺制备，亮度相对于常规芯片要亮。（6）LED芯片按功率可分为小功率芯片、中功率芯片和大功率芯片。至于芯片的具体尺寸大小是根据不同芯片生产厂家的实际生产水平而定的，没有具体要求。只要工艺过关，芯片小，可提高单位产出并降低成本，光电性能并不会发生根本变化，芯片的单位电流密度基本差不多。如果10mil芯片的工作电流是20mA，则40mil芯片理论上工作电流可以提高16倍，即320mA。但考虑到大电流下的散热问题，所以大芯片的发光效率比小芯片低，另外，由于面积增大，芯片的体电阻会降低，所以正向导通电压会有所降低。
LED光源的发光亮度是由LED裸芯片亮度和封装外形决定的，工作寿命是由LED芯片的工作环境和品质决定的。不同尺寸的芯片发光亮度可以一样，但其工作寿命完全不一样，因为单位面积芯片的电流密度越大其工作寿命越短，这也是同样亮度LED价格不一样的原因。
大功率LED的额定工作电流有350mA、500mA、700mA、1000mA、1500mA等几个等级。在采用同样技术的条件下，单只LED功率越大，光效越高，但可减少灯具内LED的数量，有利于节省投资；单只LED功率越小，光效越高，但每个灯具内需要LED的数量增加，灯体尺寸增大，增加了光学透镜的设计难度，对配光曲线有不利影响。
大功率LED的主波长是决定LED颜色的主要参数，选择正确与否会对照明效果产生影响。LED的半波长宽度与色纯度两个参数实际上表示LED的同一个光学性能。
大功率LED芯片的工作结温越高，产品性能越好，价格越贵。大功率LED的最大工作壳温是对封装技术要求的一个参数，最大工作壳温越低，对封装散热要求越高，表明封装散热技术越好。大功率LED光源热阻参数直接反映了封装技术的水平。散热技术越好，热阻越低，光衰越小，LED灯具的寿命越长。大功率LED的理论寿命为100000h，但现在实际能达到的是50000h，即使用50000h后，光衰不超过30%，光通量仍能保持初始值的70%。
6.LED芯片选择
LED芯片特性见表1-2。表1-2 LED芯片特性
在LED灯具设计中，选择LED芯片主要应考虑以下方面。（1）LED芯片尺寸。LED的发光体为芯片，不同的芯片，价格差异很大。日本、美国的芯片较贵，中国台湾与中国大陆厂商的LED芯片价格低于日、美。芯片的大小以边长表示，大芯片LED的品质比小芯片的要好。价格同芯片大小成正比。（2）LED亮度。LED的亮度不同，价格也会有所不同。灯杯，一般亮度为60～70lm；球泡灯，一般亮度为80～90lm。1W亮度为60～110lm；3W亮度最高可达240lm；5～300W是集成芯片，用串、并联封装，主要看多少电流、电压及几串几并。1W红光亮度一般为30～40lm，1W绿光亮度一般为60～80lm，1W黄光亮度一般为30～50lm，1W蓝光亮度一般为20～30lm。（3）LED透镜。一次透镜一般用PMMA、PC、光学玻璃、硅胶（软硅胶、硬硅胶）等材料。角度越大，出光效率越高。用小角度的LED透镜，要选光线射得远的。（4）抗静电能力。抗静电能力强的LED，寿命长，因而价格高。通常抗静电大于700V的LED才能用于LED灯饰。（5）波长。波长一致的LED，颜色一致，若要求颜色一致，则价格高。没有LED分光分色仪的生产商很难生产色彩纯正的产品。白光分暖白（色温为2700～4000K）、正白（色温为5500～6000K）、冷白（色温为7000K以上），欧洲人比较喜欢暖白。
红光，波段为600～680，其中620、630主要用于舞台灯，690 接近红外线；蓝光，波段为430～480，其中460、465舞台灯用得较多；绿光，波段为500～580，其中525、530舞台灯用得较多。（本段中数值单位为nm。）（6）漏电电流。LED是单向导电的发光体，如果有反向电流，则称为漏电。漏电电流大的LED，寿命短，价格低。（7）发光角度。用途不同的LED其发光角度不一样。特殊的发光角度，价格较高。（8）寿命。不同品质的关键是寿命，寿命由光衰决定。光衰小，寿命长，寿命长则价格高。（9）胶体。普通LED的胶体一般为环氧树脂，加有抗紫外线及防火剂的LED价格较贵，高品质的户外LED灯饰应抗紫外线及能防火。
7.CREE大功率LED光源
1）技术特性（1）CREE大功率白光LED的色温：暖白为2 600～3700K（6、7、8A、B、C、D），正白为4000～5200K（3、4、5A、B、C、D），冷白为5000～10000K（WC、WD、WG、WH、WK、WA）。（2）光通量为40～114lm/W、66～188lm/W（M2、M3、N2、N3、N4、P2、P3、P4、Q2、Q3、Q4、Q5）。（3）正常工作电流为350～700mA，700mA工作时光通量是350mA工作时的1.65倍，最大支持1000mA。（4）典型电压值为3.3～3.6V（350mA）、3.6～3.9V（700mA）。（5）典型视角为90°。a（6）50000h光衰小于30%（350mA，T=25℃），1000h光衰小a于0.5%（350mA，T=25℃）。
2）实物图片
大功率LED光源实物图如图1-12所示。图1-12 CREE大功率LED光源实物图
3）色温选型图
CREE大功率LED光源色温选型图如图1-13所示。图1-13 CREE大功率LED光源色温选型图
4）XLampXR-E系列白光LED
XLampXR-E系列白光LED具有高光效、冷白（5000～10000K）在驱动电流最小350mA下光通量达到100lm以上、暖白（2600～3700K）在驱动电流最小350mA下光通量达到62lm以上的特点。暖白和正白（2600～5000K）根据ANSI标准进行分级。XLampXR-E系列白光LED产品见表1-3。表1-3 XLampXR-E系列白光LED产品
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