大功率led照明產(chǎn)品及散熱技術(shù)-wenkub.com
2025-02-19 13:04 本頁面
【正文】 在封裝過程中，雖然材料 (散熱基板、熒光粉、灌封膠 )選擇很重要，但封裝結(jié)構(gòu) (如熱學(xué)界面、光學(xué)界面 )對(duì) LED光效和可靠性影響也很大，大功率白光 LED封裝必須采用新材料，新工藝，新思路。隨著對(duì) led照明的需求，加上技術(shù)的發(fā)展，這方面會(huì)有比較大的突破，比如解決散熱問題，解決出光問題等。牛頓冷卻定律： 根據(jù)散熱要 求（一般要求 PCB板的溫度 T，達(dá)到某個(gè)特定值），利用上述公式，計(jì)算出所需的散熱表面積 A）產(chǎn)品的散熱設(shè)計(jì)工作狀態(tài)： IF=600mA，VF=,K型熱電偶點(diǎn)溫度計(jì)測(cè) TC=計(jì)的 TJ=95OC,則按上條件能否滿足設(shè)計(jì)要求嗎？解決辦法？? TJ=RJC*PD+TC=RJC*IF*VF+TC=16(*)+71=103OC? RBA=(TCTA)/PD=(7125)/(*)=? ? LEDPD=VFIF可以這樣理解：熱阻越小，其導(dǎo)熱性能越好，即散熱性能越好。 散熱路徑? 熱是從溫度高處向溫度低處散熱。因此在大功率LED燈具設(shè)計(jì)中，最主要的設(shè)計(jì)工作就是散熱設(shè)計(jì)。LED被稱為第四代照明光源或綠色光源《廣東省節(jié)能減排科技行動(dòng)計(jì)劃》中，將 LED產(chǎn)業(yè)化和推廣應(yīng)用作為節(jié)能減排的主要任務(wù)之一LED中，約 80％的能量轉(zhuǎn)化為熱能；其光譜中，不包含紅外部分，熱量不能靠輻射散出。為提高ＬＥＤ的光通量，滿足固體照明的要求，必須采用新的設(shè)計(jì)理念，用倒裝焊新結(jié)構(gòu)來提高芯片的取光效率，從而獲得較高的光通量。這類器件在不附加額外熱時(shí)，可通過１５０ｍＡ的工作電流，紅、黃、藍(lán)綠光的光通量分別為４～６ｌｍ與２～４ｌｍ。據(jù)可靠性試驗(yàn)表明，該器件性能極為穩(wěn)定。 德國(guó)Ｏｓｒａｍ公司通過在器件表面制作紋理結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)的ＬＥＤ相當(dāng)。熱和光學(xué)性能優(yōu)良的材料，在大電流下降低芯片結(jié)溫。照明用Ｗ級(jí)功率型ＬＥＤ要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，應(yīng)從以下技術(shù)層面進(jìn)行整體創(chuàng)新突破，從而全面提高功率型ＬＥＤ產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量和產(chǎn)量。?? LED上裝配保護(hù)器件。當(dāng)超過材料的承受能力時(shí)，會(huì)發(fā)生擊穿現(xiàn)象并放電?！ 『Y選技術(shù)與可靠性保證? 由于 燈具 外觀的限制，照明用 LED的裝配空間密封受到局限，密封且有限的空間不利于 LED散熱，這意味著照明 LED的使用環(huán)境要劣于傳統(tǒng)顯示、指示用 LED產(chǎn)品。 檢測(cè)技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)? 隨著 W級(jí)功率芯片制造技術(shù)和白光 LED工藝技術(shù)的發(fā)展， LED產(chǎn)品正逐步進(jìn)入（特種）照明市場(chǎng)，顯示或指示用的傳統(tǒng) LED產(chǎn)品參數(shù)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)及測(cè)試方法已不能滿足照明應(yīng)用的需要。RGB三基色芯片更是這樣，對(duì)于白光色度參數(shù)影響很大。半導(dǎo)體工藝的特點(diǎn)，決定同種材料同一晶圓芯片之間都可能存在光學(xué)參數(shù)（如波長(zhǎng)、光強(qiáng)）和電學(xué)（如正向電壓）參數(shù)差異。在操作過程中，由于載體膠的粘度是動(dòng)態(tài)參數(shù)、熒光粉比重大于載體膠而產(chǎn)生沉淀以及分配器精度等因素的影響，此工藝熒光粉的涂布量均勻性的控制有難度，導(dǎo)致了白光顏色的不均勻。? 零件材料也應(yīng)充分考慮其導(dǎo)熱、散熱特性，以獲得良好的整體熱特性。所以一顆以大電流 (如 1A)驅(qū)動(dòng) 大面積的順流 LED，其亮度會(huì)大于具有相同面積的多顆橫流 LED。電流平順就可以明顯提升 LED的亮度。當(dāng)電流通過 GaN晶格時(shí)電流必須由垂直順流改成水平橫流，這樣電流就會(huì)集中在內(nèi)彎處，導(dǎo)致不能有效使用 PN接口的電子層和電洞層，因而減少了發(fā) 光效 率。3. 測(cè)試 LED使用的反向電壓不能超過 6V，否則有可能損壞產(chǎn)品，而且正常使用情況下，供電電源不能反接 LED。? 功率型 LED所用的外延材料采用 MOCVD的外延生長(zhǎng)技術(shù)和多量子阱結(jié)構(gòu)，雖然其內(nèi)量子效率還需進(jìn)一步提高，但獲得高發(fā)光通量的最大障礙仍是芯片的取光效率低。美國(guó) Cree公司是全球唯一采用 SiC襯底制造 AlGaInN超 高亮度 LED的廠家，幾年來其生產(chǎn)的 AlGaInN/SiCa芯片結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，亮度不斷提高。這樣的結(jié)構(gòu)既考慮了出光問題也考慮到了散熱問題，并且采用的陶瓷底板為高導(dǎo)熱陶瓷板，散熱效果非常理想，價(jià)格又相對(duì)較低，所以為目前較為適宜的底板材料，并可為將來的集成電路一體化封裝預(yù)留空間。(2)硅底板倒裝法 : 首先制備出適合共晶焊接的大尺寸 LED芯片，同時(shí)制備出相應(yīng)尺寸的硅底板，并在硅底板上制作出供共晶焊接用的金導(dǎo)電層及引出導(dǎo)電層（超聲金絲球焊點(diǎn)），再利用共晶焊接設(shè)備將大尺寸 LED芯片與硅底板焊接在一起
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