高功率led技术研究

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1、高功率LED技术研究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。功率白光LED的研究白光LED因绿色环保、高效节能以及长寿命的优点得到人们的高度重视，但是LED照明产品的开发是一个系统工程，除了提升光源本身的亮度外，还涉及到散热、二次配光、控制电路、电源等一系列问题。目前，LED光源的亮度还不够高，所以大家把LED照明产品的功率做得较大，这样一来就带来了成本增加、散热结构复杂、电源和控制设计困难等一系列问题。如果LED光源的光效能得到大幅提升，其它如价格、散热、驱动电路、以及配光等环节

2、的问题处理起来就更加容易，所以白光LED光效的提升至关重要，它是LED照明走向普通照明的重要环节。白光是一种多颜色的混和光，目前白光LED的制造方法主要有以下几种方式：1.R+G+B(LEDChip)2.B(LEDChip)+YellowPhosphor(荧光粉)3.B(LEDChip)+(R+G)Phosphor(荧光粉)4.B(LEDChip)+(Y+R)Phosphor(荧光粉)5.B(LEDChip)+(Y+G)Phosphor(荧光粉)6.UV(LEDChip)+(R+G+B)Phosphor(荧光粉)其中第一种方

3、法是将R、B三色LED芯片封装在一起，G、通过RGB混光的方式得到白光;第二种是蓝光LED芯片加YAG黄色荧光粉的封装方式，通常以450nm-465nm的蓝色光激发YAG黄色荧光粉产生黄光，该黄光与透过YAG荧光粉而没有被吸收的蓝光混合而产生两波长的白光，这项技术的发明者为日亚化学(美国专利：US5998925);第六种方法是通过紫外光激发R、G、B三基色荧光粉，从而产生R、G、B三色光混合的白光(美国专利：US5952681)。紫外光激发三基色荧光粉的封装方式发光原理与日光灯的相同，都是由三基色荧光粉吸收能量而发出三色光，

4、再经混合而得到白光。这种发光模式发出的白光显色性较好，但目前这种封装模式还受到一些材料特性和制程技术的制约，例如目前尚无抗衰减、高效率的功率型紫光LED芯片;封装材料选择困难，一方面这些封装材料必须抗紫外光，不会因为紫外光的照射而产生劣化;另一方面这些封装材料还要能阻挡紫外光的外泄，以避免对人体产生伤害。目前，第一种和第二种是最常用的白光LED制造方法，尤其是以蓝光激发黄色荧光粉而得到白光的这种方法，已被用于工业化量产。这种制造技术其发光效率高低主要取决于材料(芯片、荧光粉、胶水)的优劣和生产制程的过程控制，下面我们就这几方

5、面的问题作一些讨论：材料：1.芯片芯片本身的功率是白光LED光效的决定因素，目前常见的蓝光芯片制造方式有下列四种类型：A.以Cree为代表的SiC或者Si衬底(图一)这几种芯片结构都有他们独自的特点。蓝宝石衬底芯片的出光模式为正面和侧面出光，其优点是工艺相对简单、成熟，但是由于蓝宝石导热率较低，对器件的散热有一定影响。Si衬底芯片、金属衬底芯片以及倒装芯片的出光模式都是正面出光，Si衬底芯片的典型代表为Cree的EZ系列，这类芯片的特点是Si衬底背面镀有Au-Sn合金，可以进行共晶固晶以获得较低的热阻;倒装芯片的典型代表是L

6、umileds，其制造方法是通过刻蚀露出外延层的N区，然后将整个芯片倒装焊接在具有电路结构的Si基板上，通常，Si基板上还集成有齐纳二极管，这芯片的散热能力和抗静电能力都比较高。金属衬底芯片与Si衬底芯片结构类似，只不过相对于Si衬底来说，金属Cu衬底的热导率跟高，封装出的器件可具有更低的热阻，但缺点是Cu与GaN材料的热失配相对较大。2.荧光粉荧光粉效率的高低与其颗粒的大小有着密切的关系，目前业界使用的荧光粉直径为5μm～15μm。研究表明，颗粒相对越粗，其发光效率相对越高，但另一方面，颗粒越粗的荧光粉是在制程中也越容易沉

7、淀，在使用时间上不容易控制。颗粒较小的荧光粉不易沉淀，但是其光效相对较低。为此，为了解决荧光粉效率和沉淀相矛盾的问题，我们可通过缩短使用时间、增加胶水的密度等方法让较粗的荧光粉不易沉淀从而提高LED的发光效率。图五是不同荧光粉的效率比较：3.胶水提高胶水的折射率是提升LED光效的关键，目前业界使用的胶水折射率大多在1.4~1.5左右，而最近有日本厂商宣称开发出了折射率高达1.9的胶水，如果这种胶水在可靠性方面能够得到业界认可，则可使LED在光效方面向前迈进一大步。制程技术1.设备为了防止点荧光胶过程中荧光粉的沉淀，人们开发出

8、很多设备来解决这个难题，比如一些厂家开发出离心式搅拌设备以使荧光粉和胶水充分能够均匀地混合的，并且在搅拌的同时还能消除胶水中的气泡;为了让荧光胶点胶量均匀，人们开发出采用活塞式、螺杆式的喷胶设备;为了不让荧光粉沉淀，一些设备采用边点胶边加热的方式或者边混合边点胶的方式进行点胶作业。总之，这