高亮度led之“封装光通”原理技术探析

高亮度led之“封装光通”原理技术探析

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时间:2018-10-03

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1、前言:毫无疑问的,这个世界需要高亮度发光二极管(HighBrightnessLight-EmittingDiode;HBLED),不仅是高亮度的白光LED(HBWLED),也包括高亮度的各色LED,且从现在起的未来更是积极努力与需要超高亮度的LED(UltraHighBrightnessLED,简称:UHDLED)。  用LED背光取代手持装置原有的EL背光、CCFL背光,不仅电路设计更简洁容易,且有较高的外力抗受性。用LED背光取代液晶电视原有的CCFL背光,不仅更环保而且显示更逼真亮丽。用LED照明取代白光灯、卤素灯等照明,不仅更光亮省电,使用也更长效,且点亮反应更快,用于煞车

2、灯时能减少后车追撞率。  所以,LED从过去只能用在电子装置的状态指示灯,进步到成为液晶显示的背光,再扩展到电子照明及公众显示,如车用灯、交通号志灯、看板讯息跑马灯、大型影视墙,甚至是投影机内的照明等,其应用仍在持续延伸。  更重要的是,LED的亮度效率就如同摩尔定律(Moore''''sLaw)一样,每24个月提升一倍,过去认为白光LED只能用来取代过于耗电的白炽灯、卤素灯,即发光效率在1030lm/W内的层次,然而在白光LED突破60lm/W甚至达100lm/W后,就连萤光灯、高压气体放电灯等也开始感受到威胁。  虽然LED持续增强亮度及发光效率,但除了最核心的萤光质、混光等专

3、利技术外,对封装来说也将是愈来愈大的挑战,且是双重难题的挑战,一方面封装必须让LED有最大的取光率、最高的光通量,使光折损降至最低,同时还要注重光的发散角度、光均性、与导光板的搭配性。  另一方面,封装必须让LED有最佳的散热性,特别是HB(高亮度)几乎意味著HP(HighPower,高功率、高用电),进出LED的电流值持续在增大,倘若不能良善散热,则不仅会使LED的亮度减弱,还会缩短LED的使用寿命。  所以,持续追求高亮度的LED,其使用的封装技术若没有对应的强化提升,那么高亮度表现也会因此打折,因此本文将针对HBLED的封装技术进行更多讨论,包括光通方面的讨论,也包括热导方面

4、的讨论。  附注1:一般而言,HBLED多指8lm/W(每瓦8流明)以上的发光效率。  附注2:一般而言,HPLED多指用电1W(瓦)以上,功耗瓦数以顺向导通电压乘以顺向导通电流(Vf×If,f=forward)求得。  裸晶层:「量子井、多量子井」提升「光转效率」  虽然本文主要在谈论LED封装对光通量的强化,但在此也不得不先说明更深层核心的裸晶部分,毕竟裸晶结构的改善也能使光通量大幅提升。  首先是强化光转效率,这也是最根源之道,现有LED的每瓦用电中,仅有15%20%被转化成光能,其余都被转化成热能并消散掉(废热),而提升此一转换效率的重点就在p-n接面(p-njunctio

5、n)上,p-n接面是LED主要的发光发热位置,透过p-n接面的结构设计改变可提升转化效率。  前言:毫无疑问的,这个世界需要高亮度发光二极管(HighBrightnessLight-EmittingDiode;HBLED),不仅是高亮度的白光LED(HBWLED),也包括高亮度的各色LED,且从现在起的未来更是积极努力与需要超高亮度的LED(UltraHighBrightnessLED,简称:UHDLED)。  用LED背光取代手持装置原有的EL背光、CCFL背光,不仅电路设计更简洁容易,且有较高的外力抗受性。用LED背光取代液晶电视原有的CCFL背光,不仅更环保而且显示更逼真亮丽

6、。用LED照明取代白光灯、卤素灯等照明,不仅更光亮省电,使用也更长效,且点亮反应更快,用于煞车灯时能减少后车追撞率。  所以,LED从过去只能用在电子装置的状态指示灯,进步到成为液晶显示的背光,再扩展到电子照明及公众显示,如车用灯、交通号志灯、看板讯息跑马灯、大型影视墙,甚至是投影机内的照明等,其应用仍在持续延伸。  更重要的是,LED的亮度效率就如同摩尔定律(Moore''''sLaw)一样,每24个月提升一倍,过去认为白光LED只能用来取代过于耗电的白炽灯、卤素灯,即发光效率在1030lm/W内的层次,然而在白光LED突破60lm/W甚至达100lm/W后,就连萤光灯、高压气体

7、放电灯等也开始感受到威胁。  虽然LED持续增强亮度及发光效率,但除了最核心的萤光质、混光等专利技术外,对封装来说也将是愈来愈大的挑战,且是双重难题的挑战,一方面封装必须让LED有最大的取光率、最高的光通量,使光折损降至最低,同时还要注重光的发散角度、光均性、与导光板的搭配性。  另一方面,封装必须让LED有最佳的散热性,特别是HB(高亮度)几乎意味著HP(HighPower,高功率、高用电),进出LED的电流值持续在增大,倘若不能良善散热,则不仅会使LED的亮度减弱

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