文档介绍：大功率LED封装关键技术讨论
大功率LED封装关键技术讨论
摘要: 大功率LED作为新一代绿色光源和照明技术,在固态照明和显示领域有着广泛的应用前景,得到世界各国的重视。本文主要讨论LED封装方面的关键技术,从而为解决大功率LED散热问题提供一定的指导。
关键词: 大功率LED 封装技术
1 引言
近年来LED各种优点日渐突出,其将成为新一代照明光源的发展方向。但LED要进入照明领域,首要任务是将其发光效率、光通量提高到现有照明光源的等级。由于LED芯片输入功率不断提高,对功率型LED封装技术提出了更高的要求。针对照明领域对光源的要求,照明用功率型LED的封装面临着以下挑战:更高的发光效率;更好的光学特性;更大的输入功率;更高的可靠性;更低的成本。下面将讨论大功率LED封装的关键技术,来解决功率型LED面临的问题和挑战。
2 大功率LED封装关键技术
提高发光效率
LED的发光效率是由芯片的发光效率和封装结构的出光效率共同决定的。提高LED发光效率的主要途径有:提高芯片的发光效率;将芯片发出的光有效地萃取出来;将萃取出来的光高效地导出LED管体外;提高荧光粉的激发效率;降低LED的热阻。
LED的发光效率主要决定于芯片的发光效率。随着芯片制造技术的不断进步,芯片的发光效率在迅速提高。可以根据不同的应用需求和LED封装结构特点,选择合适的高发光效率的芯片进行封装。目前发光效率高的芯片主要有HP公司的TS类芯片、CREE公司的XB类芯片等等。
芯片选定之后,要提高LED的发光效率,能否将芯片发出的光高效地萃取和导出,就是关键所在。由于芯片发光层的折射率较高,如果出光通道与芯片表面接合的物质折射率与之相差较大,则会导致芯片表面的全反射临界角较小,芯片发出的光只有一部分能通过界面逸出被有效利用,相当一部分的光因全反射而被困在芯片内部,造成萃光效率偏低,直接影响LED的发光效率。为了提高萃光效率,在选择与芯片表面接合的物质时,必须考虑其折射率要与芯片表面材料的折射率尽可能相匹配。采用高折射率的柔性硅胶作与芯片表面接合的材料,既可以提高萃光效率,又可以使芯片和键合引线得到良好的应力保护。
同时,就白光LED而言,荧光粉的使用是否合理,对其发光效率影响较大。首先要选用与芯片波长相匹配的高受激转换效率的荧光粉;其次是选用合适的载体胶调配荧光粉,并使其以良好的涂布方式均匀而有效地覆盖在芯片的表面及四周,以达到最佳的激发效果。
LED自身发热使芯片结温升高,可导致芯片发光效率下降。功率型 LED必须要有良好的散热结构,使LED内部的热量能尽快地被导出和消散,以降低芯片的结温,提高其发光效率。芯片结温(TJ)与环境温度(TA)、热阻(Rth)和输入功率(PD)的关系是:TJ=TA+RthPD。
在输入功率PD一定的情况下,热阻Rth的大小对结温的高低有很大的影响,也就是说,热阻的高低是LED散热结构好坏的标志。采用优良的散热技术降低封装结构的热阻,将使LED发光效率的提高得到有效的保障。
改善LED的光学特性
与传统光源相比,LED光源有较强的指向性,如果控制得当,可以提高整体的照明效率,使照明效果更佳。可根据照明应用需要,调控LED的光强空间分布。具体步骤是:①掌握芯片发光的分布特点; ②根据芯片