高功率led芯片之技术发展

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1、高功率LED芯片之技术发展谢明勋晶元光电股份有限公司LED的应用展望LED效率的Roadmap及暖白光的lssue根据美国能源部对于LED未来发展的效能来看，在2010年时，实验宣的数据将逃到每瓦160流明，而CRI在70一80且色温在410叽6500K的商品化LED冷白光源约为147流明左右．至于c刚大于85及色温2800-3500K的LED暖白光源每瓦97流明左右，到了2015年时，实验章的数据将可以达到每瓦200流明，而LED冷由光约在188fmM，LED暖白光则在138lm，W。一般而言．为了提高CR吸降低色温，所常见的方法不外乎采用半高宽较大的黄色荧光粉或是直接混台

2、红黄荧光粉，但由r目前红色荧光粉的效率，相对于常见的黄色荧光粉而言较低因此从图1中，美国能源部对LED所设定的目标，可以发现．由于人眼视效函数及E述荧光粉效率的关系，LED暖白光的效率一直较冷白光约少了30-40％：晶元光电本身具有生产高亮度红光LED的优势，所咀我们也尝试在LED白光的应用上加^高亮度红光LED，如此将能够同时增加暖白光的效率也能达到提高cRl的目标。№㈣q⋯¨一∞-d一⋯m'^lm⋯⋯⋯·⋯～一±*⋯㈣¨Ⅱ⋯±K⋯"⋯⋯·

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5、s—De¨ce&目ulp⋯t第一次十八世纪末的机械革命，第二次十九世纪末的电力革命，第三次二十世纪中的数字化革命及第网次二十世纪末的信息革命。尤其近二十年来，人类的进步越来越快．科技的驱势也偏向轻、薄、小及节能环保的驱势来发展。小而节能的晶体管取代了又大又热又耗能的真空管、轻薄的平面显示器取代了笨重的CRT、容量大且保存时间长的记忆卡取代了不易储存的胶卷．而轻薄短小且节能的固态照明也正在慢慢取代传统的耗能白炽灯及不环保的荧光灯管。在这十年间，LED的应用渐渐地从低阶应用的指示灯跨入到高阶应用的手机及笔记型计算机的背光源，甚至于大尺寸的LCD电视也逐步

6、地以LED的方案来取代传统的CcFL。市场的需求及科技的进步将使得LED触及各个领域f图2)，所有现行的光源都是未来LED的市场，当中最大的当属于通用照明的应用。目前成认为，随着LED的效率增加及成本F降，LED市场将在五到十年间到成为通用照明市场的主流。通用照明市场的应用及要求和LEO目前主流的应用有许多的不同，如，电源为AC而非DC、功率的需求较人、光型均匀度等等，因此，一个完整解决方案的固态照明必须要能同时考虑光、热及电的特性。高功率L印芯片之技术回顾从传统照明到固态照明如同前面所言，最近几年由于LED技术的进步在人类的历史上，总共经历了四次的科技革命。使得其应用越来越

7、广，市场对于高工JJ率LED的需求”卅I碣婚mao∞wⅣwchma—l“n甙576thchmaInt⋯tIon“FoⅢmOnSOlidStateL{ghtlng也越来越多。高功率LED和传统小尺寸LED的设计F有许多相似2处，例如何均匀地扩散电流、如何进一步提高光萃取效率，但其最大的不同点在于热的问题，为了使LED能在丈功率操作下依旧保有高的可靠度．如何解决散热是一项最重要的课题LED模块的热阻H前LED的效率大约在40％·50％左右，所浪费掉的能源一般是以热的方式呈现．冈此在现行的LED模块中．为了耐j{j度，散热是必须要考虑的一纠、。如图3所示．LED所发出多余的热将从晶

8、粒一层一层到封装体选出。在同样的材料下，热传导和面积为证向关系，由丁晶粒车身材料及尺寸的关系，因此，一般而言，在晶粒端的热阻是最大的；换句话说．整个LED散热的瓶颈往往是在晶粒本身晶粒热阻的改善改善晶粒热阻的方法有：减少晶粒的厚度、置换高散热基板或是改采覆晶式晶粒。其中以置换高散热基扳或是改采覆晶式晶粒的改善效果较为显著，如图四所示．以蓝光LED为例．当我们将背面原本的蓝宝石基板置换成硅基板或是铜基板时．热阻将大幅从每瓦261℃降至每瓦065℃。当改用覆晶式晶粒时，热阻更能够进一步降至每瓦O16℃。紫i兰-：嚣一：筘嚣·。喜毫莓。图458ww¨sslchmaoqw呲cnina

9、Jednetf三l晶元光电的高功率晶粒晶元光电蓝光高功率晶粒分别有(陶5}以蓝宝石为基板的venus系列、水平结构加高散热绝缘基板的sH系列，以及垂直结构加高散热导电基板的sN系列。而为了满足客户及市场需求的不同，功率从02w到3w不等(图6)。⋯■⋯⋯一!≈№㈣!!m!螬＆m女Ⅲ恻⋯⋯：；i：心一在我们内部的实验中，验证了降低熟阻所具有的优势。以SH和Ts(venus)相比为例(图7)，驱动电流ove州nve到700mA时，sHType较TsType的光功率高了约6{％．当更进一步ove—nve到1A