【环保论文】_LED论文,新能源论文,低碳论文

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翻新时间：2013-12-18

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【环保论文】_LED论文,新能源论文,低碳论文

超高亮度LED的应用面不断扩大，首先进入特种照明的市场领域，并向普通照明市场迈进。由于LED芯片输入功率的不断提高，对这些功率型LED的封装技术提出了更高的要求。

功率型LED封装技术主要应满足以下两点要求：

1、封装结构要有高的取光效率，

2、热阻要尽可能低，这样才能保证功率LED的光电性能和可靠性。半导体LED若要作为照明光源，常规产品的光通量与白炽灯和荧光灯等通用性光源相比，距离甚远。

因此，LED要在照明领域发展，关键是要将其发光效率、光通量提高至现有照明光源的等级。功率型LED所用的外延材料采用MOCVD的外延生长技术和多量子阱结构，虽然其内量子效率还需进一步提高，但获得高发光通量的最大障碍仍是芯片的取光效率低。

现有的功率型LED的设计采用了倒装焊新结构来提高芯片的取光效率，改善芯片的热特性，并通过增大芯片面积，加大工作电流来提高器件的光电转换效率，从而获得较高的发光通量。除了芯片外，器件的封装技术也举足轻重。

关键的封装技术工艺有：散热技术传统的指示灯型LED封装结构，一般是用导电或非导电胶将芯片装在小尺寸的反射杯中或载片台上，由金丝完成器件的内外连接后用环氧树脂封装而成，其热阻高达250℃/W~300℃/W，新的功率型芯片若采用传统式的LED封装形式，将会因为散热不良而导致芯片结温迅速上升和环氧碳化变黄，从而造成器件的加速光衰直至失效，甚至因为迅速的热膨胀所产生的应力造成开路而失效。因此，对于大工作电流的功率型LED芯片，低热阻、散热良好及低应力的新的封装结构是功率型LED器件的技术关键。

可采用低阻率、高导热性能的材料粘结芯片；在芯片下部加铜或铝质热沉，并采用半包封结构，加速散热；甚至设计二次散热装置，来降低器件的热阻。在器件的内部，填充透明度高的柔性硅橡胶，在硅橡胶承受的温度范围内（一般为-40℃~200℃），胶体不会因温度骤然变化而导致器件开路，也不会出现变黄现象。

零件材料也应充分考虑其导热、散热特性，以获得良好的整体热特性。二次光学设计技术为提高器件的取光效率，设计外加的反射杯与多重光学透镜。

功率型LED白光技术常见的实现白光的工艺方法有如下三种：

（1）蓝色芯片上涂上YAG荧光粉，芯片的蓝色光激发荧光粉发出540nm~560nm的黄绿光，黄绿光与蓝色光合成白光。该方法制备相对简单，效率高，具有实用性。

缺点是布胶量一致性较差、荧光粉易沉淀导致出光面均匀性差、色调一致性不好；色温偏高；显色性不够理想。 RGB三基色多个芯片或多个器件发光混色成白光，或者用蓝+黄绿色双芯片补色产生白光。

只要散热得法，该方法产生的白光较前一种方法稳定，但驱动较复杂，另外还要考虑不同颜色芯片的不同光衰速度。

（3）在紫外光芯片上涂RGB荧光粉，利用紫光激发荧光粉产生三基色光混色形成白光。由于目前的紫外光芯片和RGB荧光粉效率较低，仍未达到实用阶段。

照明用W级功率LED产品要实现产业化还必须解决如下技术问题：

1、粉涂布量控制：LED芯片+荧光粉工艺采用的涂胶方法，通常是将荧光粉与胶混合后用分配器将其涂到芯片上。在操作过程中，由于载体胶的粘度是动态参数、荧光粉比重大于载体胶而产生沉淀以及分配器精度等因素的影响，此工艺荧光粉的涂布量均匀性的控制有难度，导致了白光颜色的不均匀。

2、片光电参数配合：半导体工艺的特点，决定同种材料同一晶圆芯片之间都可能存在光学参数（如波长、光强）和电学（如正向电压）参数差异。RGB三基色芯片更是这