Pokročilá zařízení Efektivní výrobaAplikace LED s velmi vysokým jasem se nadále rozšiřuje, nejprve vstupuje na trh speciálního osvětlení a směřuje k trhu s obecným osvětlením. Vzhledem k neustálému zvyšování příkonu LED čipů jsou kladeny vyšší požadavky na technologii balení těchto LED diod. Energie LED balení technologie by měly splňovat tyto dvě požadavky: Za prvé, by měl mít balíček s vysokou účinností světla extrakce, a za druhé, tepelný odpor by měl být co nejnižší, aby byl zajištěn fotoelektrický výkon a spolehlivost napájení LED.
Má-li být polovodičová LED použita jako zdroj osvětlení, světelný tok běžného výrobku je daleko od světelného zdroje běžného světelného zdroje, jako je žárovka nebo zářivka. Proto, aby se vyvinuly diody LED v oblasti osvětlení, je klíčové zvýšit světelnou účinnost a světelný tok na úroveň stávajících světelných zdrojů. Epitaxiální materiály používané pro výkonové LED diody využívají technologii MOCVD epitaxního růstu a více kvantových struktur. Ačkoli vnitřní kvantová účinnost musí být dále zlepšena, největší překážkou pro dosažení vysokého světelného toku je nízká účinnost extrakce čipu. Stávající konstrukce LED diod přijímá novou pájecí strukturu s flip čipem pro zlepšení účinnosti extrakce světla čipu, zlepšení tepelných charakteristik čipu a zvýšení účinnosti fotoelektrické přeměny zařízení zvýšením plochy čipu a zvýšení provozního proudu. Vyšší světelný tok. Kromě čipu je také důležitá technologie balení zařízení. Klíčové procesy technologie balení jsou:
Technologie odvádění tepla
Tradiční konstrukce LED indikátoru typu obvykle používá vodivé nebo nevodivé lepidlo k montáži čipu do malé reflexní nádobky nebo na nosný stůl. Zlatý drát se používá k dokončení vnitřního a vnějšího připojení zařízení a je zapouzdřen epoxidovou pryskyřicí. Jeho tepelný odpor je až 250 ° C / W ~ 300 ° C / W. Pokud nový výkonový čip přijme tradiční formu balení LED, teplota spojení rychle vzroste a karbonizace epoxidu se změní v důsledku špatného rozptylu tepla. Zrychlený úpadek světla až do poruchy, a to i v důsledku napětí způsobeného rychlou tepelnou roztažností způsobenou selháním otevřeného obvodu.
Pro výkonový LED čip s velkým provozním proudem je proto technickým klíčem výkonového LED zařízení nová konstrukce obalu s nízkou tepelnou odolností, dobrým odvodem tepla a nízkým napětím. Čip může být spojen s materiálem s nízkou odolností a vysokou tepelnou vodivostí; do spodní části čipu se přidává chladič z mědi nebo hliníku a pro urychlení rozptylu tepla se používá polokapsulovaná struktura; a dokonce i sekundární chladič je navržen tak, aby snižoval tepelný odpor zařízení. Uvnitř zařízení, naplněné pružnou silikonovou pryží s vysokou průhledností, v rozmezí teplot silikonového kaučuku (obvykle -40 ° C ~ 200 ° C) se gel neotevře kvůli náhlým změnám teploty a nevypadá žlutě. . Částicové materiály by také měly brát v úvahu jejich tepelné a tepelné vlastnosti pro dosažení dobrých tepelných vlastností.
Technologie sekundárního optického designu
Aby se zlepšila účinnost extrakce světla zařízení, je navržen přídavný reflexní kalíšek a více optických čoček.
Bílá LED technologie Power LED
Pro dosažení bílého světla existují tři běžné metody:
(1) Modrý čip je potažen fosforem YAG, modré světlo čipu excituje fosfor tak, aby emitoval žluto-zelené světlo 540 nm ~ 560 nm, a žlutozelené světlo a modré světlo syntetizují bílé světlo. Způsob je relativně jednoduchý na přípravu, vysokou účinnost a praktický. Nevýhodou je, že konzistence látky je špatná, fosfor se snadno sráží, stejnoměrnost světlého povrchu je špatná, barevný tón není rovnoměrný, teplota barev je vysoká a podání barev není ideální.
(2) RGB tři základní barvy Více čipů nebo více zařízení vyzařuje světlo do bílého světla, nebo použijte modrou + žlutou zelenou duální komplementární barvu k produkci bílého světla. Dokud je teplo rozptýleno, bílé světlo produkované metodou je stabilnější než dřívější způsob, ale řízení je komplikovanější a uvažují se také různé rychlosti rozpadu světla různých barevných čipů.
(3) Aplikujte fosfor RGB na čip ultrafialového světla a použijte fialové světlo k excitaci fosforu, aby se vytvořily tři primární barvy, které vytvoří bílé světlo. Vzhledem k nízké účinnosti současných UV čipů a RGB fosforů ještě nedosáhla praktické fáze.
Věříme, že je nutné vyřešit následující technické problémy, aby bylo možné realizovat industrializaci výkonových LED produktů řady W pro osvětlení:
1. Ovládání práškového lakování: Metoda potahování používaná v procesu LED čip + fosfor je obvykle směsí fosforu s lepidlem a pak se nanáší na čip pomocí dávkovače. V průběhu operace, protože viskozita nosného gelu je dynamickým parametrem, je specifická hmotnost fosforu větší než hustota nosného gelu a přesnost dávkovače a přesnost dávkovače, kontrola rovnoměrnosti množství povlaku fosforu je obtížné, což má za následek bílé světlo. Nerovnoměrné barvy.
2, film fotoelektrické parametry: vlastnosti polovodičového procesu, stejný materiál může stanovit optické parametry (jako je vlnová délka, intenzita světla) a elektrické (např. Dopředné napětí), rozdíl parametrů mezi stejným čipem oplatky. To platí zejména pro trichromatické čipy RGB, které mají velký vliv na parametry bílé barvy. To je jedna z klíčových technologií, která musí být vyřešena v industrializaci.
3. Řízení parametrů světelné chromatičnosti podle požadavků aplikace: Pro různé účely se liší požadavky na barevné souřadnice, teplotu barev, podání barev, optický výkon (nebo intenzitu světla) a prostorové rozložení světla bílých LED diod. Řízení výše uvedených parametrů zahrnuje spolupráci různých faktorů, jako je struktura výrobku, způsob zpracování a materiály. V průmyslové výrobě je důležité kontrolovat výše uvedené faktory, aby byly získány produkty, které splňují požadavky aplikace a mají dobrou konzistenci.
Zkušební technologie a normy
Díky vývoji technologie výroby výkonových čipů třídy W a technologie bílých LED diod se výrobky LED postupně dostávají na trh (speciálního) osvětlení. Tradiční standardy zkoušení parametrů výrobku LED a zkušební metody používané pro zobrazení nebo indikaci již nemohou splňovat požadavky na osvětlení. Výrobci polovodičových zařízení v tuzemsku i zahraničí také uvedli na trh vlastní zkušební přístroje. Existují určité rozdíly ve zkušebních principech, podmínkách a normách používaných různými přístroji, což zvyšuje obtížnost a složitost práce při testování a porovnávání výkonu výrobku.
Čína Optické Optoelektronika Průmysl Sdružení Optoelektronika Podvýbor průmysl asociace vydala "LED Test Method (Trial)" v roce 2003 podle potřeb vývoje LED produktů. Tato zkušební metoda doplnila pravidla pro barevné parametry LED. LED však musí expandovat do odvětví osvětlení. Zavedení standardů pro osvětlení LED je důležitým prostředkem průmyslové normalizace.
Technologie třídění a spolehlivost
Vzhledem k omezení vzhledu svítidla je montážní prostor LED pro osvětlení zapečetěný a omezený a uzavřený a omezený prostor nevede k odvodu tepla z LED, což znamená, že prostředí pro osvětlení svítidla LED je nižší než u běžných displejových a indikačních LED produktů. Svítící dioda LED je navíc provozována pod vysokým proudovým pohonem, což zvyšuje nároky na spolehlivost. V průmyslové výrobě je nezbytné provádět vhodné tepelné stárnutí, teplotní šok, testy stárnutí procesu stárnutí pro různá použití výrobků a eliminovat produkty včasného selhání pro zajištění spolehlivosti výrobku.
Technologie elektrické ochrany
Protože GaN je široký pásmový materiál, odpor je vysoký a indukované náboje generované statickou elektřinou ve výrobním procesu nejsou snadno ztraceny a akumulovány do značné míry a může být generováno vysoké elektrostatické napětí. Když je překročena schopnost materiálu vydržet, dojde k poruše a vybití. Modrý čip safírového substrátu má kladné a záporné elektrody na čipu s malým stoupáním. Pro dvojité heterogenní spojení InGaN / AlGaN / GaN je aktivní tenká vrstva InGaN pouze několik desítek nanometrů a schopnost elektrostatického vydržení je malá, což je velmi snadné. Zařízení je vypnuto statickou elektřinou.
Proto je v průmyslové výrobě vhodná prevence statické elektřiny, která má přímý vliv na výnos, spolehlivost a ekonomické přínosy produktu. Existuje několik metod, jak zabránit statické elektřině:
1. Proveďte opatření proti přenosu, stohování atd. Lidského těla, plošiny, země, prostoru a výrobků pro výrobu a použití. Prostředky jsou antistatické oděvy, rukavice, náramky, boty, podložky, boxy, iontové ventilátory, testovací přístroje atd.
2. Na čipu navrhněte elektrostatický ochranný obvod.
3. Namontujte ochranné zařízení na LED.
Současný stav technologie energetického LED balení
Výkonové LED jsou rozděleny na výkonové LED a výkonové LED diody W. Vstupní výkon výkonové LED je menší než 1W (s výjimkou desítek mililitrů výkonové LED); vstupní výkon výkonové LED třídy W je roven nebo vyšší než 1W.
Zahraniční energetická LED technologie balení
(1) LED dioda napájení
Nejprve společnost HP uvedla na začátku 90. let minulého století LED diodu "Piranha" a zavedla vylepšený "SnapLED" v roce 1994. Má dva provozní proudy, 70mA a 150mA a vstupní výkon může dosáhnout 0,3W. Pak OSRAM představil "PowerTOPLED". Později některé společnosti zavedly řadu výkonových LED balíčků. Výkonové LED diod těchto konstrukcí jsou několikrát vyšší než vstupní výkon LED originálního rozvaděče a tepelný odpor se snižuje o zlomek.
(2) Výkonová LED třída W.
Výkonová LED dioda třídy W je hlavní součástí budoucího osvětlení, takže největší světové společnosti investovaly mnoho energie do výzkumu a vývoje technologie balení výkonové LED třídy W.
Lumileds poprvé uvedla do provozu jednočipovou výkonovou LED diodu typu W. Konstrukce balení je charakterizována termoelektrickým oddělením. Flip čip je přímo připájen k chladiči s křemíkovým nosičem a používá se reflexní nádobka a optika. Nové konstrukce a materiály, jako jsou čočky a flexibilní transparentní lepidla, jsou nyní k dispozici ve výkonných LED diodách s jednočipem 1W, 3W a 5W. OSRAM spustil v roce 2003 jednočipovou řadu LED "GoldenDragon", která se vyznačuje tepelnými jímkami a kovy. Obvodová deska je v přímém kontaktu a má dobrý výkon odvádění tepla a vstupní výkon může dosáhnout 1W.
Vysoce výkonné LED s multi-chip balíčkem jsou k dispozici v mnoha strukturách a balíčcích. V roce 2001, UOE korporace představila Norlux série LED v multi-chip balíček s hexagonální hliníkovou deskou jako substrát. V roce 2003 představila společnost LaninaCeramics vysoce výkonné LED pole, které je baleno na patentované technologii nízkoteplotní spékané keramiky (LTCC-M) společnosti na kovových podkladech. V roce 2003 uvedla společnost Panasonic na trh vysoce výkonnou bílou LED diodu zabalenou kombinací 64 čipů. V roce 2003, Nichia Corporation oznámila, že je nejjasnější bílá LED na světě, se světelným tokem 600 lm a výstupní paprsek 1000 lm. To je 30W, maximální vstupní výkon je 50W, a bílý LED modul, který poskytuje výstavu má světelnou účinnost 33lm / W.
Pokud jde o vysoce výkonné LED diody s kombinací více čipů, mnoho společností neustále vyvíjí mnoho nových produktů s novou strukturou a obalem podle aktuální poptávky na trhu a jejich rychlost vývoje je velmi rychlá.
Domácí energetická LED technologie balení
Domácí výrobky pro balení LED jsou úplnější. Podle předběžných odhadů je v Číně více než 200 továren na výrobu obalů LED s kapacitou více než 20 miliard EUR ročně a schopnost balení je také velmi silná. Mnohé továrny na balení jsou však soukromé společnosti, které jsou malé. Nicméně, vysoce výkonné LED diody řady MB zapouzdřené technologií MetalConding v čínském Tchaj-wanu UEC Corporation (National Union) jsou charakterizovány nahrazením substrátu GaAs Si, což poskytuje dobrý odvod tepla, a použití vrstvy kovového spojení jako vrstvy odrazu světla ke zlepšení světelný výkon. .
Pro výzkum a vývoj vysoce výkonné LED technologie balení, země nemá oficiálně podporu investic, a domácí výzkumné jednotky jen zřídka zasáhnout. Síla investic a výzkumu (pracovní síla a finanční zdroje) podniků zabývajících se balením je stále nedostatečná, což představuje slabou situaci ve vývoji obalových technologií v Číně. Technická úroveň balení je stále zcela odlišná od zahraniční.