Az ultra nagy fényerejű LED-ek alkalmazása tovább bővül, először belépve a speciális világítás piacára, és az általános világítási piac felé haladva. A LED-chipek bemeneti teljesítményének folyamatos növekedése miatt magasabb követelményeket támasztanak ezen LED-ek csomagolási technológiájára. A Power LED csomagolási technológiának meg kell felelnie a következő két követelménynek: Először is, a csomag szerkezetének magas fénykibocsátási hatékonysággal kell rendelkeznie, és másodszor, a hőellenállásnak a lehető legalacsonyabbnak kell lennie, hogy garantálható legyen a fényelektromos LED fotoelektromos teljesítménye és megbízhatósága.
Ha egy félvezető LED-et megvilágítási forrásként kell használni, akkor a hagyományos termékek fényáramának távolsága van egy általános célú fényforrás, például izzólámpa vagy fénycső fényforrásától. Ezért a LED-ek fejlesztése érdekében a világítás területén kulcsfontosságú az, hogy a megvilágítási hatékonyságot és a fényáramot meglévő fényforrások szintjére növeljék. A teljesítmény-LED-ekhez használt epitaxiális anyagok MOCVD epitaxiális növekedési technológiát és több kvantum kút szerkezetet használnak. Noha a belső kvantumhatékonyságot tovább kell javítani, a nagy fényáram elérésének legnagyobb akadálya a forgács alacsony fényszórási hatékonysága. A meglévő teljesítmény-LED-es kialakítás egy új flip chip-forrasztási struktúrát fogad el, amely javítja a chip fénykibocsátási hatékonyságát, javítja a chip hőkarakterisztikáját, és növeli a készülék fotoelektromos átalakítási hatékonyságát a chip-terület növelésével és az üzemi áram növelésével. Nagyobb fényáram. A chip mellett a készülék csomagolási technológiája is fontos. A legfontosabb csomagolási technológiai folyamatok a következők:
Hőelvezetési technológia
A hagyományos jelzőtípusú LED-csomag szerkezet általában vezető vagy nem vezető ragasztót használ, hogy a forgácsot kis méretű fényvisszaverő csészébe vagy hordozóasztalra szerelje. Az arany drótot az eszköz belső és külső kapcsolatának befejezéséhez használják, és epoxi-gyantával vannak bedugva. Hőállósága eléri a 250 ° C / W ~ 300 ° C / W értéket. Ha az új áramforrás a hagyományos LED-es csomag formáját veszi át, akkor a csomópont hőmérséklete gyorsan emelkedik, és az epoxi-karbonizáció sárgára vált a rossz hőelvezetés miatt. Gyorsított fénycsillapítás meghibásodásig, még a nyitott áramkör meghibásodása által okozott gyors hőtágulás okozta feszültség miatt is.
Ezért egy nagy működési áramú, nagy teljesítményű LED-chipekhez, az alacsony hőellenállású, jó hőelvezetési és alacsony feszültségű új csomagszerkezet a power LED-eszköz műszaki kulcsa. A forgácsot kis ellenállású és nagy hővezető képességű anyaggal lehet ragasztani; réz vagy alumínium hűtőbordát adnak a forgács alsó részéhez, és egy félig beburkolt szerkezetet használnak a hőelvezetés felgyorsítására; és még egy másodlagos hűtőbordát is kialakítottak az eszköz hőállóságának csökkentésére. Az eszköz belsejében, nagy átlátszóságú, rugalmas szilikongumival töltve, a szilikongumi hőmérsékleti tartományában (általában -40 ° C ~ 200 ° C) a gél nem nyílik meg a hirtelen hőmérsékletváltozás miatt, és nem jelenik meg sárga jelenségként. . Az alapanyagoknak figyelembe kell venniük hő- és termikus tulajdonságaikat is a jó általános hőtulajdonságok elérése érdekében.
Másodlagos optikai tervezési technológia
A készülék fényelnyelési hatékonyságának javítása érdekében egy kiegészítő fényvisszaverő csészét és több optikai lencsét terveztek.
Teljesítményű LED-es fehér fénytechnika
Három általános módszer létezik a fehér fény elérésére:
(1) A kék forgács YAG foszforral van bevonva, a forgács kék fénye gerjeszti a foszfort 540 nm ~ 560 nm sárgászöld fény kibocsátására, a sárga-zöld fény és a kék fény pedig fehér fényt szintetizál. A módszer elõállítása viszonylag egyszerû, nagy hatékonyságú és praktikus. Hátránya, hogy a textília állagának vastagsága gyenge, a foszfor könnyen kicsapódik, a világos felület egyenletessége gyenge, a színárnyalat nem egyenletes, a színhőmérséklet magas, és a színvisszaadás nem ideális.
(2) RGB három alapszín Számos chip vagy több eszköz világít fehér fényt, vagy kék + sárga zöld kettős chip kiegészítő színt használ a fehér fény előállításához. Mindaddig, amíg a hő el nem oszlik, a módszer által előállított fehér fény stabilabb, mint az előző módszer, de a vezetés bonyolultabb, és figyelembe kell venni a különböző színű forgácsok eltérő fényhasítási sebességét is.
(3) Vigyen fel RGB foszfort az ultraibolya fényforrásra, és az ibolya fényt használja a foszfor gerjesztéséhez, hogy három elsődleges színt kapjon, hogy fehér fényt képezzen. A jelenlegi UV-chipek és RGB-foszforok alacsony hatékonysága miatt ez még nem érte el a gyakorlati szakaszt.
Úgy véljük, hogy a következő műszaki problémákat kell megoldani a világítási célú W-osztályú teljesítményű LED termékek iparosodásának megvalósítása érdekében:
1. Porbevonat ellenőrzése: A LED forgács + foszfor folyamatban alkalmazott bevonási módszer általában a foszfor keverése a ragasztóval, majd az adagolóval történő felvitele a forgácsra. Mivel a művelet során a hordozó gél viszkozitása a dinamikus paraméter, a foszfor fajsúlya nagyobb, mint a hordozó gélé, és az adagoló és az adagoló pontossága, valamint az adagoló egységességének ellenőrzése a foszfor bevonási mennyisége nehéz, fehér fényt eredményez. Egyenetlen szín.
2. ábra: a film fotoelektromos paraméterei: a félvezető folyamat jellemzői, ugyanaz az anyag meg tudja határozni az optikai paraméterek (például hullámhossz, fényintenzitás) és az elektromos (például előremeneti feszültség) paraméterkülönbségeket ugyanazon ostya chip között. Ez különösen igaz az RGB trikromatikus chipekre, amelyek nagy hatással vannak a fehér kromatitási paraméterekre. Ez az egyik kulcsfontosságú technológia, amelyet meg kell oldani az iparosodás során.
3. A fénykromatitási paraméterek ellenőrzése az alkalmazási követelmények szerint: Különböző célokra eltérnek a fehér koordináta LED-ek színkoordinátáira, színhőmérsékletére, színvisszaadására, optikai teljesítményére (vagy fényintenzitására) és a fény térbeli eloszlására vonatkozó követelmények. A fenti paraméterek ellenőrzése különféle tényezők, például a termék szerkezete, a folyamat módszer és az anyagok együttműködését foglalja magában. Az ipari termelésben fontos a fenti tényezők ellenőrzése, hogy olyan termékeket kapjunk, amelyek megfelelnek a felhasználási követelményeknek és jó következetességgel rendelkeznek.
Tesztelési technológia és szabványok
A W-osztályú áramforrás-gyártási technológia és a fehér LED-technológia fejlődésével a LED-termékek fokozatosan belépnek a (speciális) világítási piacra. A kijelzőn vagy a kijelzőn alkalmazott hagyományos LED termékparaméterek tesztelési szabványai és vizsgálati módszerei már nem felelnek meg a világítási alkalmazások igényeinek. A félvezető berendezések gyártói itthon és külföldön is elindították saját tesztkészülékeiket. Bizonyos különbségek vannak a különböző eszközök által alkalmazott tesztelési alapelvekben, feltételekben és szabványokban, ami növeli a teszt alkalmazásának és a termék teljesítményének összehasonlító munkájának bonyolultságát és összetettségét.
A Kínai Optikai Optoelektronikai Ipar Szövetség Az Optoelektronika Albizottság Ipari Szövetsége 2003-ban kiadta a "LED-teszt módszerét (próba)", a LED-termékfejlesztés igényei szerint. Ez a vizsgálati módszer a LED kolorimetrikus paramétereire vonatkozó előírásokat vezetett be. A LED-eknek azonban ki kell terjedniük a világítási iparba. A LED-es világítási termékekre vonatkozó szabványok meghatározása az ipari szabványosítás fontos eszköze.
Szűrőtechnika és a megbízhatóság biztosítása
A lámpatest megjelenésének korlátozása miatt a LED megvilágítási helysége le van zárva és korlátozott, és a lezárt és korlátozott hely nem segíti elő a LED hőeloszlását, ami azt jelenti, hogy a LED megvilágításának környezete megfelelő. rosszabb, mint a hagyományos kijelző és LED-ek. Ezenkívül a világító LED nagy áramú meghajtás alatt működik, ami magasabb megbízhatóságot követel meg. Az ipari termelésben megfelelő termikus öregedést, hőmérsékleti ciklussokkot, terhelés-öregedési folyamat szűrővizsgálatokat kell elvégezni a különböző felhasználásokhoz, és a korai meghibásodásból származó termékeket el kell távolítani a termék megbízhatóságának biztosítása érdekében.
Elektromos védelmi technológia
Mivel a GaN széles sávszélességű anyag, az ellenállás magas, és a termelési folyamat során a statikus elektromosság által generált indukált töltések nem könnyen vesznek el, és jelentős mértékben felhalmozódnak, és nagy elektrosztatikus feszültség keletkezhet. Ha az anyag ellenálló képességét túllépik, meghibásodási jelenség lép fel, és kisülés történik. A zafír szubsztrát kék lapján pozitív és negatív elektródák vannak a chipen, kis hangmagassággal. Az InGaN / AlGaN / GaN kettős heterojunkciónál az InGaN aktív vékonyréteg csupán néhány tíz nanométer, és az elektrosztatikus ellenállás képessége kicsi, ami rendkívül egyszerű. A statikus elektromosság lebontja az eszközt.
Ezért az ipari termelésben megfelelő a statikus elektromosság megelőzése, amely közvetlenül befolyásolja a termék hozamát, megbízhatóságát és gazdasági előnyeit. Számos módszer létezik a statikus elektromosság megelőzésére:
1. Tegyen óvintézkedéseket az emberi test, peron, talaj, hely és a gyártáshoz és felhasználáshoz használt termékek átviteléhez, egymásra rakásához stb. Az eszközök antisztatikus ruházat, kesztyű, karkötő, cipő, párna, doboz, ionventilátor, tesztelő eszköz stb.
2. Tervezze meg az elektrosztatikus védelmi áramkört a forgácson.
3. Szerelje fel a védőberendezést a LED-re.
A teljesítmény-LED-es csomagolási technológia jelenlegi állapota
A teljesítmény-LED-eket teljesítmény-LED-ekre és W-osztályú teljesítmény-LED-ekre osztják. A teljesítmény-LED bemeneti teljesítménye kevesebb, mint 1 W (kivéve a több tíz millivatos teljesítmény-LED-t); a W-osztályú teljesítmény-LED bemeneti teljesítménye legalább 1 W vagy nagyobb.
Idegen teljesítményű LED csomagolási technológia
(1) Power LED
A HP legkorábban az 1990-es évek elején mutatta be a "Piranha" csomag szerkezetének LED-jét, 1994-ben pedig a továbbfejlesztett "SnapLED" készüléket. Két működési árammal rendelkezik: 70 mA és 150 mA, és a bemeneti teljesítmény elérheti a 0,3 W-ot. Ezután az OSRAM bemutatta a "PowerTOPLED" szoftvert. Később néhány vállalat bevezette a különféle teljesítmény-LED-es csomagok felépítését. Ezeknek a szerkezeteknek a teljesítményjelző LED-jei többször is magasabbak, mint az eredeti állványcsomag LED-jének bemeneti teljesítménye, és a hőellenállás egy résztel csökken.
(2) W-osztályú teljesítmény-LED
A W-osztályú LED-ek a jövő világításának központi elemei, így a világ legnagyobb cégei sok energiát fordítottak a W-osztályú LED-ek csomagolási technológiájának kutatására és fejlesztésére.
Az egycsipés W-osztályú LED-et először a Lumileds vezette be 1998-ban. A csomag szerkezetét hőelektromos elválasztás jellemzi. A flip forgácsot szilícium hordozóval közvetlenül a hűtőbordához forrasztják, és egy fényvisszaverő csészét és optikai anyagot használnak. Új struktúrák és anyagok, mint például lencsék és rugalmas átlátszó ragasztók, már kaphatók nagyteljesítményű LED-ekben, 1-chip, 3W és 5W-os chippel. Az OSRAM 2003-ban elindította az egycsipkes "GoldenDragon" LED-sorozatot, amelyet hőelnyelő és fémek jellemeznek. Az áramköri kártya közvetlen érintkezésben van, jó hőelvezetési teljesítményével, és a bemeneti teljesítmény elérheti az 1W-ot.
Nagyteljesítményű LED-ek multi-chip csomaggal sokféle szerkezetben és csomagban kaphatók. 2001-ben az UOE Corporation bevezette a Norlux LED-sorozatot egy többcsipés csomagban, amelynek szubsztrátja egy hatszögletű alumínium lemez volt. 2003-ban a LaninaCeramics nagy teljesítményű LED-elrendezést vezetett be, amelyet a cég szabadalmaztatott, alacsony hőmérsékleten szinterelt kerámia (LTCC-M) technológiájára csomagoltak fém hordozókra. 2003-ban a Panasonic nagy teljesítményű fehér LED-et bocsátott ki, amelyet 64 chip kombinációja tartalmaz. 2003-ban a Nichia Corporation bejelentette, hogy ez a világ legfényesebb fehér LED-je, 600 lm fényárammal és 1000 lm kimenő fényével. Ez 30W, a maximális bemeneti teljesítmény 50W, és a kiállítást biztosító fehér LED modul 33lm / W fényhatékonysággal rendelkezik.
A multi-chip kombinációjú nagyteljesítményű LED-ekkel kapcsolatban számos vállalat folyamatosan számos új terméket fejlesztett ki, amelynek szerkezete és csomagolása a tényleges piaci igényeknek megfelelő, és fejlesztési sebessége nagyon gyors.
Háztartási LED-es csomagolási technológia
A háztartási LED csomagolóanyagok teljesebbek. Az előzetes becslések szerint Kínában több mint 200 LED-es csomagolóüzem működik, több mint 20 milliárd éves csomagolási kapacitással, és a csomagolási kapacitás is nagyon erős. Számos csomagolóüzem magánvállalkozás, amely kicsi. A kínai tajvani UEC Corporationben (Nemzeti Unió) a MetalConding technológiával kapszulázott MB sorozatú nagyteljesítményű LED-ek azonban a GaAs hordozó Si-vel történő cseréjével, a jó hőeloszlás biztosításával és egy fém kötőréteg felhasználásával fényvisszaverő rétegként használják fényteljesítmény. .
A nagy teljesítményű LED-es csomagolási technológia kutatására és fejlesztésére az ország nem hivatalosan támogatta a beruházást, és a hazai kutatóegységek ritkán vesznek részt. A csomagoló vállalkozások beruházásának és kutatásának (munkaerő és pénzügyi források) erőssége továbbra sem elegendő, ami a csomagolási technológia gyenge hazai fejlődését eredményezi. A csomagolás technikai szintje továbbra is meglehetősen eltér a külföldi országokétól.