如何增加LED節(jié)能燈的取光效率?

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，LED技術(shù)也在不斷發(fā)展，為我們的生活帶來各種便利，為我們提供各種各樣生活信息，造福著我們?nèi)祟?。半?dǎo)體LED若要作為照明光源，通例產(chǎn)物的光通量與白熾燈和熒光燈等通用性光源相比，隔斷甚遠(yuǎn)。因此，LED節(jié)能燈要在照明范疇生長(zhǎng)，關(guān)鍵是要將其發(fā)光服從、光通量進(jìn)步至現(xiàn)有照明光源的品級(jí)。

功率型LED所用的外延質(zhì)料接納MOCVD的外延生長(zhǎng)技能和多量子阱結(jié)構(gòu)，固然其內(nèi)量子服從還需進(jìn)一步進(jìn)步，但得到高發(fā)光通量的最大停滯還是芯片的取光服從低?，F(xiàn)有的功率型LED的計(jì)劃接納了倒裝焊新結(jié)構(gòu)來進(jìn)步芯片的取光服從，改造芯片的熱特性，并通過增大芯片面積，加大事變電流來進(jìn)步器件的光電轉(zhuǎn)換服從，從而得到較高的發(fā)光通量。除了芯片外，器件的封裝技能也舉足輕重。關(guān)鍵的封裝技能工藝有：

散熱技能

傳統(tǒng)的指示燈型LED封裝結(jié)構(gòu)，一樣平常是用導(dǎo)電或非導(dǎo)電膠將芯片裝在小尺寸的反射杯中或載片臺(tái)上，由金絲完成器件的表里毗連后用環(huán)氧樹脂封裝而成，其熱阻高達(dá)250℃/W～300℃/W，新的功率型芯片若接納傳統(tǒng)式的LED封裝情勢(shì)，將會(huì)由于散熱不良而導(dǎo)致芯片結(jié)溫靈敏上升和環(huán)氧碳化變黃，從而造成器件的加快光衰直至失效，以致由于靈敏的熱膨脹所產(chǎn)生的應(yīng)力造成開路而失效。

因此，敷衍大事變電流的功率型LED芯片，低熱阻、散熱良好及低應(yīng)力的新的封裝結(jié)構(gòu)是功率型LED器件的技能關(guān)鍵?？山蛹{低阻率、高導(dǎo)熱性能的質(zhì)料粘結(jié)芯片;在芯片下部加銅或鋁質(zhì)熱沉，并接納半包封結(jié)構(gòu)，加快散熱;以致計(jì)劃二次散熱裝置，來低落器件的熱阻。在器件的內(nèi)部，添補(bǔ)透明度高的柔性硅橡膠，在硅橡膠蒙受的溫度范疇內(nèi)(一樣平常為-40℃～200℃)，膠體不會(huì)因溫度猛然變革而導(dǎo)致器件開路，也不會(huì)出現(xiàn)變黃征象。零件質(zhì)料也應(yīng)充實(shí)思量其導(dǎo)熱、散熱特性，以得到良好的團(tuán)體熱特性。

二次光學(xué)計(jì)劃技能

為進(jìn)步器件的取光服從，計(jì)劃外加的反射杯與多重光學(xué)透鏡。

功率型LED白光技能

常見的實(shí)現(xiàn)白光的工藝要領(lǐng)有如下三種：

(1)藍(lán)色芯片上涂上YAG熒光粉，芯片的藍(lán)色光引發(fā)熒光粉發(fā)出540nm～560nm的黃綠光，黃綠光與藍(lán)色光合成白光。該要領(lǐng)制備相對(duì)簡(jiǎn)單，服從高，具有實(shí)用性。缺點(diǎn)是布膠量同等性較差、熒光粉易沉淀導(dǎo)致出光面勻稱性差、色調(diào)同等性欠好;色溫偏高;顯色性不敷抱負(fù)。(2)RGB三基色多個(gè)芯片或多個(gè)器件發(fā)光混色成白光，大概用藍(lán)+黃綠色雙芯片補(bǔ)色產(chǎn)生白光。只要散熱得法，該要領(lǐng)產(chǎn)生的白光較前一種要領(lǐng)穩(wěn)固，但驅(qū)動(dòng)較龐大，別的還要思量差別顏色芯片的差別光衰速率。(3)在紫外光芯片上涂RGB熒光粉，利用紫光引發(fā)熒光粉產(chǎn)生三基色光混色形成白光。由于現(xiàn)在的紫外光芯片和RGB熒光粉服從較低，仍未到達(dá)實(shí)用階段。

我們以為，照明用W級(jí)功率LED產(chǎn)物要實(shí)現(xiàn)財(cái)產(chǎn)化還必須管理如下技能標(biāo)題：

1.粉涂布量控制：LED芯片+熒光粉工藝接納的涂膠要領(lǐng)，通常是將熒光粉與膠殽雜后用分派器將其涂到芯片上。在利用歷程中，由于載體膠的粘度是動(dòng)態(tài)參數(shù)、熒光粉比巨大于載體膠而產(chǎn)生沉淀以及分派器精度等因素的影響，此工藝熒光粉的涂布量勻稱性的控制有難度，導(dǎo)致了白光顏色的不勻稱。2.片光電參數(shù)共同：半導(dǎo)體工藝的特點(diǎn)，決定同種質(zhì)料同一晶圓芯片之間都大概存在光學(xué)參數(shù)(如波長(zhǎng)、光強(qiáng))和電學(xué)(如正向電壓)參數(shù)差別。RGB三基色芯片更是如許，敷衍白光色度參數(shù)影響很大。這是財(cái)產(chǎn)化必須要管理的關(guān)鍵技能之一。3.憑據(jù)應(yīng)用要求產(chǎn)生的光色度參數(shù)控制：差別用途的產(chǎn)物，對(duì)白光LED的色坐標(biāo)、色溫、顯色性、光功率(或光強(qiáng))和光的空間漫衍等要求差別。上述參數(shù)的控制涉及產(chǎn)物結(jié)構(gòu)、工藝要領(lǐng)、質(zhì)料等多方面因素的共同。在財(cái)產(chǎn)化生產(chǎn)中，對(duì)上述因素舉行控制，得到切合應(yīng)用要求、同等性好的產(chǎn)物非常緊急。

檢測(cè)技能與尺度

隨著W級(jí)功率芯片制造技能和白光LED工藝技能的生長(zhǎng)，LED產(chǎn)物正漸漸進(jìn)入(特種)照明市場(chǎng)，體現(xiàn)或指示用的傳統(tǒng)LED產(chǎn)物參數(shù)檢測(cè)尺度及測(cè)試要領(lǐng)已不能滿足照明應(yīng)用的必要。國(guó)表里的半導(dǎo)體裝備儀器生產(chǎn)企業(yè)也紛紛推出各自的測(cè)試儀器，差別的儀器利用的測(cè)試原理、條件、尺度存在肯定的差別，增長(zhǎng)了測(cè)試應(yīng)用、產(chǎn)物性能比力事變的難度和標(biāo)題龐大化。我國(guó)光學(xué)光電子行業(yè)協(xié)會(huì)光電子器件分會(huì)行業(yè)協(xié)會(huì)憑據(jù)LED產(chǎn)物生長(zhǎng)的必要，于2003年公布了“發(fā)光二極管測(cè)試要領(lǐng)(試行)”，該測(cè)試要領(lǐng)增長(zhǎng)了對(duì)LED色度參數(shù)的規(guī)定。但LED要往照明業(yè)拓展，創(chuàng)建LED照明產(chǎn)物尺度是財(cái)產(chǎn)范例化的緊急本領(lǐng).

篩選技能與可靠性包管

由于燈具表面的限定，照明用LED的裝配空間密封且受到范圍，密封且有限的空間倒霉于LED散熱，這意味著照明LED的利用情況要劣于傳統(tǒng)體現(xiàn)、指示用LED產(chǎn)物。別的，照明LED是處于大電流驅(qū)動(dòng)下事變，這就對(duì)其提出更高的可靠性要求。在財(cái)產(chǎn)化生產(chǎn)中，針對(duì)差別的產(chǎn)物用途，舉行得當(dāng)?shù)臒崂匣?、溫度循環(huán)打擊、負(fù)載老化工藝篩選試驗(yàn)，剔除早期失效品，包管產(chǎn)物的可靠性很有須要。

電防護(hù)技能

由于GaN是寬禁帶質(zhì)料，電阻率較高，該類芯片在生產(chǎn)歷程中因靜電產(chǎn)生的感生電荷不易消散，累積到相稱的程度，可以產(chǎn)生很高的靜電電壓。當(dāng)超過質(zhì)料的蒙受本領(lǐng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生擊穿征象并放電。藍(lán)寶石襯底的藍(lán)色芯片其正負(fù)電極均位于芯片上面，間距很小;敷衍InGaN/AlGaN/GaN雙異質(zhì)結(jié)，InGaN活化薄層僅幾十納米，對(duì)靜電的蒙受本領(lǐng)很小，極易被靜電擊穿，使器件失效。

因此，在財(cái)產(chǎn)化生產(chǎn)中，靜電的防備是否得當(dāng)，直接影響到產(chǎn)物的成品率、可靠性和經(jīng)濟(jì)效益。靜電的防備技能有如下幾種：

1.對(duì)生產(chǎn)、利用場(chǎng)合從人體、臺(tái)、地、空間及產(chǎn)物傳輸、堆放等方面實(shí)行防備，本領(lǐng)有防靜電打扮、手套、手環(huán)、鞋、墊、盒、離子風(fēng)扇、檢測(cè)儀器等。2.芯片上計(jì)劃靜電掩護(hù)線路。3.LED上裝配掩護(hù)器件。

干系鏈接

功率型LED封裝技能現(xiàn)狀

功率型LED分為功率LED和W級(jí)功率LED兩種。功率LED的輸入功率小于1W(幾十毫瓦功率LED除外);W級(jí)功率LED的輸入功率便是或大于1W。

外洋功率型LED封裝技能

(1)功率LED、最早有HP公司于20世紀(jì)90年代初推出“食人魚”封裝結(jié)構(gòu)的LED，并于1994年推出改造型的“Snap LED”，有兩種事變電流，分別為70mA和150mA，輸入功率可達(dá)0.3W。接著OSRAM公司推出“POWER TOP LED”。之后一些公司推出多種功率LED的封裝結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)的功率LED比原支架式封裝的LED輸入功率進(jìn)步幾倍，熱阻降為幾分之一。

(2)W級(jí)功率LED、W級(jí)功率LED是未來照明的焦點(diǎn)部門，以是天下各大公司投入很大力氣，對(duì)W級(jí)功率LED的封裝技能舉行研究開辟。

單芯片W級(jí)功率LED最早是由Lumileds公司于1998年推出的LUXEON LED，該封裝結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是接納熱電分散的情勢(shì)，將倒裝芯片用硅載體直接焊接在熱沉上，并接納反射杯、光學(xué)透鏡和柔性透明膠等新結(jié)構(gòu)和新質(zhì)料，現(xiàn)可提供單芯片1W、3W和5W的大功率LED。OSRAM公司于2003年推出單芯片的“Golden Dragon”系列LED，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是熱沉與金屬線路板直接打仗，具有很好的散熱性能，而輸入功率可達(dá)1W。

多芯片組合封裝的大功率LED，其結(jié)構(gòu)和封裝情勢(shì)較多。美國(guó)UOE公司于2001年推出多芯片組合封裝的Norlux系列LED，其結(jié)構(gòu)是接納六角形鋁板作為襯底。Lanina Ceramics公司于2003年推出了接納公司獨(dú)占的金屬基板上低溫?zé)Y(jié)陶瓷(LTCC-M)技能封裝的大功率LED陣列。松下公司于2003年推出由64只芯片組合封裝的大功率白光LED。日亞公司于2003年推出號(hào)稱是全天下最亮的白光LED，其光通量可達(dá)600lm，輸出光束為1000lm時(shí)，耗電量為30W，最大輸入功率為50W，提供展覽的白光LED模塊發(fā)光服從達(dá)33lm/W。有關(guān)多芯片組合的大功率LED，很多公司憑據(jù)實(shí)際市場(chǎng)需求，不絕開辟出很多新結(jié)構(gòu)封裝的新產(chǎn)物，其開辟研制的速率非?？臁?/p>

海內(nèi)功率型LED封裝技能

海內(nèi)LED封裝產(chǎn)物的品種較齊備，據(jù)開端預(yù)計(jì)，天下LED封裝廠超過200家，封裝本領(lǐng)超過200億只/年，封裝的配套本領(lǐng)也很強(qiáng)。但是很多封裝廠為私營(yíng)企業(yè)，范圍偏小。但我國(guó)臺(tái)灣UEC公司(國(guó)聯(lián))接納金屬鍵合(Metal Bonding)技能封裝的MB系列大功率LED的特點(diǎn)是，用Si代替GaAs襯底，散熱好，并以金屬黏結(jié)層作光反射層，進(jìn)步光輸出。敷衍大功率LED封裝技能的研究開辟，現(xiàn)在國(guó)度尚未正式支持投入。

海內(nèi)研究單元很少到場(chǎng)，封裝企業(yè)投入研發(fā)的力度(人力和財(cái)力)還很不敷，形成海內(nèi)對(duì)封裝技能的開辟力氣單薄的局面，封裝的技能程度與外洋相比尚有相稱的差距。雖然LED在生活中處處可見，但是LED也還有一些不足需要我們的設(shè)計(jì)人員擁有更加專業(yè)的知識(shí)儲(chǔ)備，這樣才能設(shè)計(jì)出更加符合生活所需的產(chǎn)品。