关于立体发光字LED光源系统一些实际应用问题的探讨

                       
    现在，立体发光字LED光源市场方兴未艾，供应商也如雨后春笋。对此，作为一家自九七年就将超高亮LED应用于广告业的专业实体企业，我们应当把多年摸索出的经验及对LED的肤浅认知，尽量告知客户，以期共同分享。

一、关于电路设计
    目前市场上的产品，美国GE的线状并联设计最合理。但前提是必须特大量订制LED，才能生产出有一定量的同批次产品。因为LED的离散性特强，压降、波长、光色、亮度差别很大，只有上述几个指标一致的LED才能并联在一起使用。如勉强将压降、波长、光色、亮度不同的LED并联在一起使用，压降低的电流很大，压降高的电流很小，造成光色、亮度不均，电流大的寿命缩短。

    我们公司根据汉字及LED离散性大的特点，自行开发模块式结构，并且独创单极环形防静电混联电路，既防静电，又解决了压降不一致的问题。连线时还无需区别模块的正反。

二、关于白光LED
    到目前为止，世界上还没生产出“真正”的白光LED。一般用三种方法取得：
    1. 用红、蓝、绿（R、B、G）三色晶片混合发光（美国为代表）。
    2. 用460nm蓝光晶片涂YAG（钇铝榴石）荧光粉，得到黄光。混合原来的蓝光合成白光（日本为代表，日亚公司专利）。因而此种白光不能用于红色面板，其他色面板均可。
    3. 用紫外光LED涂红、蓝、绿三基色荧光粉得白光。

    市场上绝大多数产品采用第二种工艺。因为配制、点涂YAG荧光粉是纯手工操作，生产出来的白光颜色差别很大，必须要进行分光分色。否则，用它做出来的发光字面板是“花”的。同一批次的LED必须在同一色区。我们晶格公司要求x、y轴色相坐标值不能超过0.1。

    在追求白光LED的亮度上，一是人为强行违反原则增加工作电流。增加电流的危害毋庸讳言，应该是绝对禁止的。二是采用ITO晶片，ITO是一种氧化铟透明导电膜，起发光反射效果，用它制成的LED的特点是开始亮度很高，但300小时光衰≥20%,1000小时以后的光衰能达到40%；它主要用来生产手电筒和玩具。请客户朋友选择时一定要注意！

三、关于LED的工作电流
    据我们所知，除功率型LED及美国HP红、黄LED外，几乎所有超高亮LED的极限工作电流都是30mA，按电子行业的“规矩”，实际生产应用时只能用到极限值的60%，才能保证正常的性能和寿命。也就是说，超高亮LED的正常工作电流最好为18 mA。但由于绝大多数LED的光电参数是在20 mA下测试的，因此，很多企业在设计产品时，都把LED工作电流设计到20 mA，这已经稍稍“违规”了。事实上，我们平常使用的彩屏手机、PDA、数码相机等很多运用白光LED作背光照明的产品，都将LED电流设定在15—18 mA，因而才很少有损坏的。如将LED工作电流提到80 mA甚至120 mA以上，LED也不会马上就烧坏，只是亮度会迅速衰减。如同将40W白炽灯当100W使用。特别是采用φ5草帽型LED，因其散热效果较差，更应控制电流。

    国内很多客户朋友都知道，晶格公司的产品以亮度高、稳定性好著称，为争抢客户，很多竞争对手将电流调至25 mA以上，然后对外宣称比晶格的还亮。这无异于杀鸡取卵。随着选用的LED亮度的增加，我们公司正考虑将蓝光LED的工作电流也和白光、绿光LED一样调至15—18 mA，以保证其长效性。（我们白光、绿光LED的电流已调至15—18 mA，）至于我们的红、黄LED，因选用的是美国HP的LED，其极限工作电流为70 mA，我们将工作电流设定为40—45mA，已留有足够的余量。很多仿制者使用台湾、大陆产晶片也将电流调这么高，其实最好的台湾晶片也不应超过30 mA（只对红、黄而言），请客户甄别！

四、关于预防静电
    LED的首要“敌人”是静电。在生产、安装过程中，须严格预防静电。特别是人体产生的静电更要注意预防。在标准化的工厂，采取必要的措施，能尽量做好防护。但客户应用安装时，就缺乏相应的工具和条件。晶格产品采用抗静电的PVC插槽封装，只要不是人为将PCB板推出，人体很难接触到LED。这也是晶格公司的模块稳定性高的一个重要原因。现在，很多厂家采用极易产生静电的普通ABS注塑件做底托，而且又让PCB板裸露。我们提醒客户在使用时一定要注意做好防护工作，以免造成LED大量失效。

    LED的失效规律符合“浴盆曲线”，造成早期失效概率大的一个重要因素就是静电。而静电对LED的损伤又不是立竿见影，而是先使LED漏电，慢慢熄灭甚至失效。也不是所有的LED 一接触静电就会失效，它只是使LED的失效概率大大增加。

五、关于防水
    南方雨水较多，未经防水处理的LED模块直接浸泡在水中通电后，金属部分会很快因电化学腐蚀而被腐蚀掉。因此，很多厂家都在生产“防水型”LED。其实所谓防水，就是将LED模块用环氧树脂密封起来。水是防住了，LED晶片的热却散不出去。LED除前面提到的怕静电以外，还非常怕热。超高亮的LED大都采用食人鱼形封装，目的就是为了散热。在实际应用时，稍加处理，就能解决制作正发光、背发光时的防水问题。

六、关于LED的寿命
    我们经常听说LED寿命达10万小时。其实，这只是在实验室恒温、恒湿、恒流条件下的半衰期(光衰减一半的时间)。也不是所有的LED寿命都很长，更不可能不会损坏。LED成品要经过MOCVD（金属有机化学汽相沉积工艺）生长外延片，再经过减薄、分割、固晶、焊线、封装长烤、检测、分光分色等一系列工艺流程。在生产成模块时，还要经接插、焊接等过程，加上工程安装，每一个环节都对LED模块的寿命有至关重要的影响。因此，要得到较稳定的LED模块，首先要选好LED的晶片及封装商。其次，在生产模块过程中，也要严格规避LED的弱点。最后，还要合理的安装指导。

    最简单的LED封装厂投资不过一、二十万，而一个完整的LED封装厂，至少需千万资金。在广东、深圳等到处都是LED封装厂，但有实力的大厂却寥寥无几。大多以玩具级产品为主，对质量寿命要求不严。

七、关于LED电源
    LED对电源的要求非常高，朋友们可参看晶格公司彩页。最简单的电源是阻容降压电路，它是利用无极电容(CBB, CL)的充放电电流给LED供电。优点是体积小，成本低(几块钱)，缺点是与220V不隔离，危险；浪涌电流很大，容易击穿LED；电流随市电电压波动较大；寿命短，可靠性差。其次是铁芯变压器，降压整流成直流。笨重、不稳压，但可靠性好。还有就是现在大量使用的开关电源，效率高，价格适中，但质量容易掺假，有时会烧毁LED。最适合LED的电源是高频脉冲电源，利用占空比，能很好地发挥LED的亮度，又能延缓LED寿命。

    由于超高亮LED是上世纪九十年代才发明的高科技产品，成熟的理论还没完全建立起来，大多是基于实践经验在研究开发，需要我们共同努力探索，相互交流。我们也只是涉足早一些，俗话说：久病成良医。过去很多的经验教训铸就了晶格品牌。我们愿向所有相关人士学习，一起推动立体发光字的发展。

关于食人鱼支架的材质说明
    目前市场上的LED支架（包括两脚直插的LAMP灯和四脚的食人鱼）通常有两种基材，一种是铁材，另一种是铜材。一般的两脚直插灯多使用铁材，包括大量用于亮化工程上的草帽灯、钢盔灯、以及显示屏上用的椭圆灯等。部分红光、黄光食人鱼灯因为红、黄芯片是用导电银胶固晶，导热效率高，也采用铁材。

    无论是使用铜材还是铁材的LED，其加工工艺都一致，即先镀80μm厚的铜，再在铜的表面电镀上60—80μm的银。镀银的目的是便于导电和焊接金线。

    铁材比铜材相对容易氧化腐蚀快一些，但在不浸入水中通电的情况下，自然氧化腐蚀会有一个相当长时间。如果通电浸入水中，则无论铜材还是铁材都只能坚持15—30分钟。因为水本身并不会立即腐蚀金属，而是在通电的情况下发生化学反应——电解水反应。通电后水变成电解液，产生氢气和氧气将金属腐蚀。

    因此，无论铜材、铁材都不能在通电情况下长时间浸入水中，在生产发光字时，一定要在字腔最底下方打出水孔，以免发生电解水反应，否则支架将很快腐蚀掉。

特 别 提 示
    经过一段时间的预热，现在立体发光字日渐红火，其中所用的LED光源也逐步为市场认可。但任何新生事物发生的初期，都会“诸侯混战”，当然也是混水摸鱼的极好机会。对此，作为一家自九七年即将LED引入广告业的实体企业，我们见证了LED的发展过程，也应该把我们所知道的告诉大家。以免让我们热爱的这个行业受到太大的伤害。

    LED芯片厂家、成品封装厂非常多，质量、价格千差万别，他们都会有自己的市场，也都可以用。但应用时，一要选用适当的产品，二要规避LED的弱点。比如必须预防静电和散热良好。尽可能避免用手和极易产生静电的塑料直接接触LED器件，静电对LED是致命的。

    LED是电流型元件，对电流非常敏感，特别是蓝、绿、白光LED的工作电流要绝对控制。我们咨询过市场上几乎所有有关的芯片厂家，还没有一家表示实际生产时可以用大于20mA的电流驱动超高亮LED芯片（大功率的除外，但我们做模块用的LED不可能用大功率的，而且，大功率芯片一直没有过关，还不能大量商业应用）。因此，请大家在使用LED时，一定要控制电流，不能侥幸使用。除非你对客户不负责任。

    LED不神秘，电路也极其简单。不论任何厂家的LED，只要你能预防静电，注意散热，严格控制电流，都可以使用。你只需考虑亮度和价格，即性价比。当然，比较亮度也一定要在相同驱动电流的条件下。

    还有，现在很多LED厂商都说是采用美国HP芯片（有人甚至说日本惠普芯片）。大家可以上网查一查，或去深圳、上海的LED封装厂咨询一下，到底有没有HP芯片。即使有，价格是多少。我们调查的结果是，美国HP从来不卖芯片。深圳有所谓的HP芯片代理商，他们报价中最便宜的，也就是最低档的芯片，也要0.70元/片。食人鱼型LED的封装费用至少要0.35元/片，分光分色的费用为0.15元/片。就是说，即便向 “神通广大”的代理商购买最便宜的HP芯片，做成食人鱼LED成品，经过分光分色，每颗至少要1.20元。也许我们还不太专业，对LED了解不够，否则市场怎麽会有这麽多美国HP产品。如果大家能够提供相应证明和证据，说服我们，我们晶格公司愿意支付高额信息费。

    LED是一种新的固态照明产品，权威的理论、成熟的技术尚未形成，需要社会共同努力，而不要炒作一些概念，搞乱市场，最后大家都失去信心，失去市场。高调的宣传鼓吹对做产品没任何益处，它需要脚踏实地，认真负责。我们愿与客户真诚合作，不断研发新品种，推动LED光源的发展。