关于陶瓷基板led面光源研究.doc

LED光源有点光源和面光源之分，LED点光源属于传统封装形式,广泛应用于各个相关的领域,经过近四十年的发展,已形成一系列的主流产品形式。LED的面光源属于个性化封装形式,主要为一些个性化案例的应用产品而设计和生产,目前还没有形成主流产品形式但将会是未来几年的发展趋势。 随着LED芯片功率的不断提高，大功率 LED 所面临的散热问题也越发严重。与白炽灯、卤钨灯不同的是温度升高非但不会增加效率，结温上升会大幅度下降效率，更高的结温更会使器件光输出明显随时间衰减，而使寿命降低。这样就会丧失LED寿命长、效率高的优点。 由于芯片结温的高低直接影响到LED出光效率、色度漂离和器件寿命等参数，如何提高封装器件散热能力、降低芯片温度成为大功率LED结构设计中急需解决的关键技术环节。 采用面光源技术，可以较好解决散热难题。与直插式和SMD 封装技术相比，面光源封装不仅能够节约空间、简化封装作业，而且还能通过基板直接散热，从而具有更高效的热管理方式。此外，面光源封装不需要回流焊，从而可以避免高温对芯片造成伤害; 同时，由于工艺简单，也降低了成本。 本项目采用氮化铝基板，研制高效低热阻LED面光源，并完成基于低热阻LED面光源的新型灯具的产业化。通过软件分析，进行与氮化铝材料相匹配的封装胶的选择，同时对氮化铝基板模型设计，完成氮化铝LED面光源封装结构设计，最后试制出低热阻LED面光源。 将若干颗大功率蓝光LED芯片固定在氮化铝基板上，通过对氮化铝结构设计、封装结构设计、灯具设计等方面的研究，试制出高性能的LED面光源灯具，并且直接可应用于LED吸顶灯、LED球泡灯、LED路灯、LED矿灯、LED无影灯等，产生重大的经济、社会效益。 目前，淮安主要LED灯具生产企业有淮安市祥光电子电器有限公司、淮安麒麟电子有限公司等，企业的产品均存在不同程度的散热难题，因此，通过本项目的研究，解决企业产品散热问题，试制低热阻LED面光源，替换原来灯具产品中的点光源，提高灯具产品性能与寿命。 意义 在成本上与光源相比光源模块在照明应用中可以节省器件封装成本、光引擎模组制作成本和二次配光成本。在相同功能的照明灯具系统中总体可以降低30%左右的成本这对于半导体照明的应用推广有着十分重大的意义。在性能上,通过合理地设计和模造微透镜,光源模块可以有效地避免光源器件组合存在的点光、眩光等弊端,还可以通过加入适当的红色芯片组合,在不降低光源效率和寿命的前提下,有效地提高光源的显色性(目前已经可以做到90以上)。在应用上,光源模块可以使照明灯具厂的安装生产更简单和方便。在生产上,现有的工艺技术和设备完全可以支持高良品率的光源模块的大规模制造。随着照明市场的拓展,灯具需求量在快速增长,我们完全可以根据不同灯具应用的需求,逐步形成系列光源模块主流产品,以便大规模生产。传统的LED分立光源器件难以适应照明领域对性能、成本、应用配合和使用习惯的要求光源模块将成为今后LED光源照明应用的主要封装形式。我们半导体照明产业界应当调整发展思路,做出相应的变革。研究不同照明应用的共性特点和系统的解决方案,形成若干种光源模块主流产品形式并加以推广应用。东芝照明于20年9月30日发布的LED灯泡“8.7W普通灯泡型”相当于60W白炽灯泡，日光色产品的总光通量为810lm、发光效率达到了93lm/W。为此，该产品采用了并排安装100余个数十mW等级小型LED的结构大型封装。德国欧司朗公司与西门子公司合作开发照明系统。） 4）培训技术人员 针对技术人员缺乏，充分利用开展技术，培养了大批学技术、懂技术、用技术的新型。 ）标准制定 制定适合技术标准，撰写标准文稿，以便于更高的进行技术推广，起到示范作用。关键技术； 利用ansys热学分析软件建立氮化铝陶瓷基板散热模型 热学设计总原则是使芯片、器件、灯具结构具有低热阻和高效的散热器使芯片上产生的热量，能通畅地传到散热器上，并有效散发到环境中去。散热能力的强弱重要指标就是热阻。热阻就是结构对热功率传输所产生的阻力。通常将两个节点之间单位热功率输所产生的温度差定义为该两个节点间的热阻，其公式如下： RT为两节点间的热阻； △T为两节点之间的温度；PD为两个节点之间的热功率流，热阻单位为℃/W 为简化评价方法，规定上式另一个参数 Pd为输入到 LED 的总电功率而不考虑光辐射功率及其他耗散功率，即上式 Pd为输入到 LED的总电功率，且仅考察芯片与外壳( 或主要散热部分) 之间的热阻。为了便于与完整概念下的热阻相区，此时的热阻称为参考热阻。此时的热阻称为 “参考热阻”，用 R 表示。“参考热阻”由于测量方便，复现性好，已越来越多地得到了应用。本文中的参考热阻为多芯片的平均热阻，平均热阻通过根据器件的平均结温( Tj) 和封装内的总功耗( Q) 来表示，即: