大功率led照明產品及散熱技術(編輯修改稿)
2025-03-11 13:04 本頁面
【文章內容簡介】 大電流驅動下工作，這就對其提出更高的可靠性要求。在產業(yè)化生產中，針對不同的產品用途，進行適當的熱老化、溫度循環(huán)沖擊、負載老化工藝篩選試驗，剔除早期失效品，保證產品的可靠性很有必要。電防護技術? 由于 GaN是寬禁帶材料，電阻率較高，該類芯片在生產過程中因靜電產生的感生電荷不易消失，累積到相當的程度，可以產生很高的靜電電壓。當超過材料的承受能力時，會發(fā)生擊穿現象并放電。藍寶石襯底的藍色芯片其正負電極均位于芯片上面，間距很小；對于InGaN/AlGaN/GaN雙異質結， InGaN活化薄層僅幾十納米，對靜電的承受能力很小，極易被靜電擊穿，使器件失效。? 對生產、使用場所從人體、臺、地、空間及產品傳輸、堆放等方面實施防范，手段有防靜電服裝、手套、手環(huán)、鞋、墊、盒、離子風扇、檢測儀器等。? 芯片上設計靜電保護線路。? LED上裝配保護器件。 在產業(yè)化生產中，靜電的防范是否得當，直接影響到產品的成品率、可靠性和經濟效益。幾種靜電防范技術?半導體ＬＥＤ若要作為照明光源，與常規(guī)產品白熾燈和熒光燈等通用性光源的光通量相比，差距較大。因此，ＬＥＤ要在照明領域發(fā)展，關鍵是要將其發(fā)光效率、光通量提高至現有照明光源的等級。?照明用Ｗ級功率型ＬＥＤ要實現產業(yè)化，應從以下技術層面進行整體創(chuàng)新突破，從而全面提高功率型ＬＥＤ產品的生產質量和產量。目前國內從事功率型ＬＥＤ研發(fā)生產的廠家多關注于個別技術點，尤其是封裝技術。p 現在需要倡導的的創(chuàng)新理念是一定要整體創(chuàng)新 、全面突破，因為功率型ＬＥＤ芯片產業(yè)化的 四個關鍵技術環(huán)節(jié)是相互制約同時又能相互促 進的，只有全面提升才能拓寬產業(yè)化道路。功率型ＬＥＤ芯片的產業(yè)化關鍵技術的四個重要環(huán)節(jié)：（ 1）通過加大工作電流提高芯片的整體功率；（ 2）采用新型的封裝結構提高光電功率轉換效率；（ 3）設計新的芯片結構以提高取光效率；（ 4）采用導 熱和光學性能優(yōu)良的材料，在大電流下降低芯片結溫。四個環(huán)節(jié)相輔相成，共同推動功率型ＬＥＤ的大規(guī)模產業(yè)化，構成半導體照明的核心力量。 大功率ＬＥＤ產業(yè)簡史國際先行者本世紀初，ＨＰ公司推出了ＴＳ倒梯形結構的功率型大面積芯片，工作電流可進一步增大至５００ｍＡ，發(fā)光通量大于６０ｌｍ。以脈沖方式工作時，則可達１４０ｌｍ。 德國Ｏｓｒａｍ公司通過在器件表面制作紋理結構，于2023年研制出新一代功率型ＬＥＤ芯片，獲得了大于５０％的外量子效率，其基本性能與ＴＳ結構的ＬＥＤ相當。目前，該器件的制作工藝已大為簡化，可批量生產。國際先進行列對于ＧａＮ基藍綠光器件，美國Ｌｕｍｉｌｅｄｓ公司于2023成功研制了倒裝芯片結構的ＡＩＧａＩｎＮ的功率型器件。當該器件的正向電流為１Ａ，正向電壓為３．３Ｖ時，光輸出功率達４００ｍ W。據可靠性試驗表明，該器件性能極為穩(wěn)定。 同時，美國Ｃｒｅｅ公司開發(fā)了背面出光功率型的ＡＩＧａｌｎＮ /ＳｉＣ?。蹋牛男酒Y構，該器件的芯片尺寸達０．９ｍｍ ０．９ｍｍ，采用米字型電極，其工作電流為４００ｍＡ時，輸出光功率達到２５０ｍ W。國內情況我國臺灣省是世界上開發(fā)生產各類ＬＥＤ器件的主要地區(qū)之一。繼國聯光電研制成ＧＢ大功率ＩｎＧａ ＡＩＰＬＥＤ之后，光鼎電子也成功開發(fā)了白光與各種色光的功率型ＬＥＤ器件，并投入了批量生產。這類器件在不附加額外熱時，可通過１５０ｍＡ的工作電流，紅、黃、藍綠光的光通量分別為４～６ｌｍ與２～４ｌｍ。我國大陸較晚開展超高亮度紅、黃與藍綠光器件的研制工作，目前上海大晨光電的功率型器件開發(fā)工作也達到了一定的水平。n金屬有機化合物汽相淀積（ＭＯＣＶＤ） 采用金屬有機化合物汽相淀積的外延生長技術和多量子阱結構增大芯片面積，從而加大芯片的工作電流，提高芯片的整體功率。單芯片１Ｗ、３Ｗ和５Ｗ的大功率ＬＥＤ向功率高至１０Ｗ，具有更高發(fā)光效率、經濟實用的固態(tài)ＬＥＤ照明光源。n晶片鍵合（ Wａｆｅｒ Bｏｎｄｉｎｇ） 采用新型封裝結構的主要目標是提高光電功率轉換效率。目前采用晶片鍵合以透明的ＡｌＧａＩｎＰ襯底（ＴＳ）取代吸光的ＧａＡｓ襯底（ＡＳ）的倒梯形結構的功率型大面積芯片，工作電流可達５００ｍＡ，光通量大于６０ｌｍ，以脈沖方式工作時，則可達１４０ｌｍ。采用ＩｎＧａＡｌＰ（ＡＳ）紋理表面結構的新一代功率型ＬＥＤ芯片，可以獲得大于５０％的外量子效率，其基本性能與ＴＳ結構的ＬＥＤ相當，不僅可取代常 規(guī)的方形芯片，而且還可以很容易按比例放大成為功率型的大尺寸芯片，因此在降低生產成本和實現產業(yè)化規(guī)模生產方面，紋理表面高效取光結構的ＩｎＧａＡｌＰ（ＡＳ）ＬＥＤ具有廣闊的發(fā)展前景。功率型 led產業(yè)化的關鍵技術n芯片結構 16
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