照明级大功率LED技术.docVIP

照明级大功率LED技术.txt小时候觉得父亲不简单，后来觉得自己不简单，再后来觉得自己孩子不简单。越是想知道自己是不是忘记的时候，反而记得越清楚。 本文由Richard_chan86贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 2006 年 3 月 　　　　　　 　　　 灯与照明 　　　　　　　 30 卷第 1 期 第 光源研究 照明级大功率 LED 技术 沈培宏 ( 华东电子集团有限公司 ,南京 210028) 摘 　 : 该文介绍照明级大功率 LED 的设计和工艺技术 , 其关键是芯片和封装 , 必威体育精装版的二维光子结晶 要 结构极大地提高了发光效率 ,为照明级大功率的 LED 的新技术之一 。 关键词 : 封装技术 ; 二维光子结晶结构 0　 前言 2004 — 2005 年的各大照明与显示器大展中可以 代替小功率 LED 器件成为主流半导体照明器件是必 然的 。但是对于大功率 LED 器件的封装方法并不能 简单地套用传统的小功率 LED 器件的封装方法和封 装材料 。大的耗散功率 ,大的发热量 ,高的出光效率 给我们的封装工艺 、 封装设备和封装材料提出了新 的更高的要求 。 发现以 LED 为应用光源的电子产品已扩充到 LCD TV 背光模块 、 车头灯 、 投影机和辅助造景光源等的 应用 。在发光效率 、 产品寿命及应用模式增加下 ,高 亮度和高效率的功率型 LED 的需求量呈现大幅度增 长。 从 LED1970 — 2003 年三十多年的发展 历 程 可 知 ,LED 的光通量大约每 16～20 月就要增加 2. 2 倍 。 可以预期在五年内照明级大功率 LED 器件的光效率 达到 100 lm/ W 将是有可能的事情 。照明级大功率 LED 器件光效的提高 , 有赖于芯片光效的提高和封 1　 大功率 LED 芯片 要想得到大功率 LED 器件就必须制备合适的大 功率 LED 芯片 。国际上通常的制造方法有如下几 种。 1. 1 　 倒装式芯片 装出光散热技术的提高的同步进行才能做到 。 众所周知 ,LED 芯片的外量子效率取决于外延 材料的内量子效率和芯片的取光效率 。目前大功率 型 LED 所采用的外延材料为 MOCVD 外延生长技术 和多量子阱结构 , 虽然现在其内量子效率并未达到 最高 ,还有进一步提高的空间 , 但是我们发现 , 获得 LED 器件高光通量的最大障碍依然是芯片的取光方 高功率 LED 封装设计主要应朝以下两点发展 : 一是高取光效率的封装结构 ,二是较低的芯片 ( 外壳 热阻值 ( R junction to case ) ) 。除了提升芯片本身的 量子效率外 ,单体的封装材料与结构技术也应有突 破性的进展 ,方能确保高功率 LED 的光电性能和可 靠性 。 目前极需突破的封装技术工艺 , 是传热与散热 技术 。传统的 5 mm 圆筒型 LED 封装结构其热阻高 达 250 ℃ W～300 ℃ W ,高功率芯片若采用传统的封 / / 装形式 ,将会因为散热不良而导致芯片表面温度迅 速上升与周围环氧树脂碳化变色 , 从而造成单体的 加速光衰减直至失效 , 甚至因为承受温度骤然变化 迅速的热膨胀应力造成开路 (Open Loop ) 而失效 。因 此对于大工作电流的高功率型 LED 芯片 ,低热阻 、 散 热良好及低机械应力的新式封装结构是高功率型 LED 封装体的技术关键 。现阶段的具体解决方案是 式和高出光效率的封装结构的设计 。 从实际应用的角度来看 : 安装使用简单 、 体积相 对较小的大功率 LED 器件在大部分的照明应用中必 将取代传统的小功率 LED 器件 。其好处是非常明显 的 ,小功率的 LED 组成的照明灯具为了达到照明的 需要 ,必须集中许多个 LED 的光能才能达到设计要 求 。带来的缺点是线路异常复杂 ,散热不畅 ,为了平 衡各个 LED 之间的电流电压关系必须设计复杂的供 电电路 。相比之下 , 大功率 LED 单体的功率远大于 若干个小功率 LED 的总和 ,供电线路相对简单 ,散热 结构完善 ,物理特性稳定 。所以说 ,大功率 LED 器件 ·42 · 采用低接口热阻 、 高导热性能的材料进行芯片粘合 (Die Attach) ,粘合在芯片下部 ( 发光的反方向 ) 连接 高导热的金属散热块 ( Heat Slug) ,直接将芯片所发出 2006 年 3 月 　　　　　　 　　　 灯与照明 　　　　　　　 30 卷第 1 期 第