【精品】LED光效研究

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1、功率白光LED光效的研究发布：2009-5-0511:01作者：ILight来源：照明工程师社区查看：2141次编者按：白光LED因绿色环保、高效僵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,除了提升光涯本身的亮度外，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、电源和控制型t困难等一系列问题。如果LED光源的羞效能得到大幅提升，其他如价格、散热、驱动电路、以及配光等环节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

2、LED照明走向普通翹的重要环节，下面本文就LED光效的改进方法作一些讨论。在当前能源日益短缺的情况下，以日本和欧美等为主的发达国家已经在城市公共照明领域进行圭导体照明的改造工程，同时，我国政府也在倡导要大力发展LED照明产业,全力推进半导体照明工程，LED照明的国际、国内市场前景巨大。但LED要全面取代传统照明，光效的提升是一个至关重要的环节。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：l・R+G+B(LEDChip)2.B(LEDChip)+YellowPhosphor(荧光粉)3.B(LEDChip)+(R+G)Phosphor(荧光粉)4.B(LED

3、Chip)+(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)其中第一种方法是将R、G.B三色LED晶片封装在一起，通过RGB混光的方式得到白光;第二种是蓝光LED晶片加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、0、B三色光混合的白

4、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，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堀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LBD晶片；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。CMmcfer:90pmSJUconSubftrMe"3pm)Au-terrrvnatedcontact目前，第一种和第二种是最常用的白光LED制造方法

5、，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（晶片、荧光粉、胶水）的优劣和生产制程的过程控制，下面我们就这几方面的问题作一些讨论：材料:1.晶片晶片本身的功率是白光LED光效的决定因素，目前常见的蓝光晶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）■100pm图一、SiC或者Si衬底晶片结构B・以日亚、Bridgelux为代表的蓝宝石衬底（图二）Na*—P!W(i>NKttiiloGaNGaNXJtMLuiniledsAlIuGaNFlip-ChipLED图三、倒装晶片结构C.SemiLE

6、Ds为代表的金属衬底（图四）Metalalloyedsubstrate图四、金属衬底晶片结构这几种晶片结构都有他们独自的特点。蓝宝石衬底晶片的出光模式为正面和侧面出光，其优点是丄艺相对简单、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衬底晶片、金属衬底晶片以及倒装晶片的出光模式都是正面出光，Si衬底晶片的典型代表为Cree的EZ系列，这类晶片的特点是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;倒装晶片的典型代表是Lumileds,其制造方法是通过刻蚀露出外延层的N区，然后将整个黏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

7、极管，这晶片的散热能力和抗静电能力都比较高。金属衬底晶片与Si衬底晶片结构类似，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務直径为5nm~15gm0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