分析高亮LED芯片結(jié)構(gòu)應(yīng)用
目前,LED芯片技術(shù)的發(fā)展關(guān)鍵在于基底材料和晶圓生長技術(shù)?;撞牧铣藗鹘y(tǒng)的藍(lán)寶石材料、硅(Si)、碳化硅(SiC)以外,氧化鋅(ZnO)和氮化鎵(GaN)等也是當(dāng)前研究的焦點(diǎn)。無論是重點(diǎn)照明和整體照明的大功率芯片,還是用于裝飾照明和一些簡單輔助照明的小功率芯片,技術(shù)提升的關(guān)鍵均圍繞如何研發(fā)出更高效率、更穩(wěn)定的芯片。因此,提高LED芯片的效率成為提升LED照明整體技術(shù)指標(biāo)的關(guān)鍵。
在短短數(shù)年內(nèi),借助芯片結(jié)構(gòu)、表面粗化、多量子阱結(jié)構(gòu)設(shè)計等一系列技術(shù)的改進(jìn),LED在發(fā)光效率出現(xiàn)重大突破,LED芯片結(jié)構(gòu)的發(fā)展如圖1所示。相信隨著該技術(shù)的不斷成熟,LED量子效率將會得到進(jìn)一步的提高,LED芯片的發(fā)光效率也會隨之攀升。
薄膜芯片技術(shù)是生產(chǎn)超亮LED芯片的關(guān)鍵技術(shù),可以減少側(cè)向的出光損失,通過底部反射面可以使得超過97%的光從正面輸出(圖2),不僅大大提高LED發(fā)光效率,也簡易透鏡的設(shè)計。
圖1LED芯片結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程
圖2普通LED和薄技技術(shù)LED的正面出光率比較
三大封裝技術(shù)介紹
高功率LED封裝技術(shù)可區(qū)分為單顆芯片、多芯片整合及芯片板上封裝三大類,以下將進(jìn)行說明。
發(fā)光效率、散熱、可靠性為單顆芯片封裝優(yōu)勢
單顆芯片封裝是封裝技術(shù)中應(yīng)用最多的,其主要的技術(shù)瓶頸在于芯片的良率、色溫的控制及熒光粉的涂敷技術(shù),而歐司朗光電半導(dǎo)體的Golden DRAGON Plus LED,采用硅膠封裝,其封裝外型及內(nèi)部簡要結(jié)構(gòu)如圖3所示。該LED具有170度的光束角,能理想地配合二次光學(xué)透鏡或反光杯,其硅膠透鏡有著耐高溫及低衰減的特性。獨(dú)特的封裝設(shè)計進(jìn)一步提升LED的散熱性能,使產(chǎn)品的熱阻控制在每瓦6.5℃左右,有助于降低熱阻。另外,熒光粉的特定配制使LED的色溫覆蓋冷白、中性白和暖白范圍。單芯片封裝的優(yōu)勢在于光效高、易于散熱、易配光及可靠性。
圖3歐司朗光電半導(dǎo)體Golden DRAGON Plus LED的封裝外型及內(nèi)部結(jié)構(gòu)
多芯片整合封裝于小體積內(nèi)可達(dá)高光通量
多芯片整合組件是目前大功率LED組件最常見的另一種封裝形式,可區(qū)分為小功率和大功率芯片整合組件兩類,前者以六顆低功率芯片整合的1瓦大功率LED組件最典型,此類組件的優(yōu)勢在于成本較低,是目前不少大功率組件的主要制作途徑。大功率芯片結(jié)合以O(shè)STARSMT系列為代表,其封裝外型如圖4所示,通過優(yōu)化設(shè)計,可使最終產(chǎn)品的熱阻控制在每瓦3.1℃,同時可以驅(qū)動高達(dá)15瓦的高功率。該封裝的優(yōu)勢在于在很小的空間內(nèi)達(dá)到很高的光通量。
圖4歐司朗光電半導(dǎo)體OSTARSMTLED的封
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