功率型白光LED封装设计的研究进展

综述了功率型白光LED封装的研究现状和存在的问题,着重从LED封装结构和封装材料两个方面进行了详细的评述,在现有蓝光芯片激发钇铝石榴石(YAG)荧光粉来实现节能、高效的白光LED照明的基础上,介绍了可以提高功率型白光LED的取光效率和空间色度的均匀性的各种封装结构和材料.指出新的封装结构、封装材料和封装工艺的有机结合以获得高取光效率,延长功率型白光LED的使用寿命,节约整体封装结构的成本,从而推进LED同体光源的应用是今后功率型白光LED研究的重点.     

大功率白光LED封装结构和封装基板

随着LED在照明领域的不断发展,功率和亮度不断提高,尤其是大功率白光LED的出现,热问题成为制约LED进一步发展的关键问题。介绍了大功率白光LED引脚式封装、表面贴装式(SMT)、板上芯片直装式(COB)和系统封装式(SiP)封装结构和金属、金属基复合以及陶瓷封装材料。重点阐述了金属芯印刷电路板(MCPCB)、金属基复合材料板以及陶瓷基板(如厚膜陶瓷基板、薄膜陶瓷基板、低温共烧陶瓷基板)等应用于大功率白光LED的封装基板,对各个基板的特点和散热能力进行了分析和对比。最后对大功率白光LED封装结构和封装基板的发展趋势进行了展望。     

影响白光数码管光学性能的研究

通过分析LED封装材料中固晶胶对白光的影响,给出了不同固晶胶对白光LED光衰的效果图;通过分析荧光粉对白光LED光性能的影响,给出了用同一成分荧光粉加不同波长蓝光芯片形成的CCT/Ra关系图、同一波长蓝光芯片加不同成分荧光粉CCT/Ra关系图和蓝光芯片激发下荧光粉的相对亮度随温度的变化;通过分析配粉胶对白光LED光性能的影响,给出了不同折射率硅胶封装的白光LED光衰情况和膜清洗后不同折射率硅胶封装的白光LED光衰情况影响。从而可以依据光性能的需要,选择相应封装材料,并进行白光LED的封装设计与制造。     

大功率LED荧光胶封装工艺对其显色性能的影响

通过大量试验,探索了荧光粉分层封装和荧光粉混合封装的不同荧光胶封装工艺对大功率白光LED显色性能的影响。通过甄选荧光粉、硅胶以及配比,制备出显色指数（CRI）为95的高亮度、低衰减的大功率白光LED。     

大功率LED荧光胶封装工艺对其显色性能的影响

通过大量试验,探索了荧光粉分层封装和荧光粉混合封装的不同荧光胶封装工艺对大功率白光LED显色性能的影响。通过甄选荧光粉、硅胶以及配比,制备出显色指数（CRI）为95的高亮度、低衰减的大功率白光LED。     

大功率白光LED封装技术可靠性研究

首先介绍了大功率白光LED封装的前景和其主要功能,然后对大功率白光LED封装的关键技术,包括荧光胶封装工艺、外封胶选取、大尺寸晶片封装、可靠性测试与评估方面做了阐述。并对光斑改善和光通量提高做了一些具体的研究。     

大功率集成封装白光LED模组的散热研究

采用有限元分析软件ANSYS,分别对基于均温基板和金属芯印刷电路板结合太阳花散热器的100 W的大功率集成封装白光LED进行了热分析。结果发现:(1)相比金属芯印刷电路板,均温基板提高了LED芯片的均温性,可使每个LED芯片的温度分布一致,且每个芯片的最高温度比最低温度仅高1.1℃,避免了局部热点,从而提高了大功率集成封装白光LED的可靠性,保证了它的寿命。(2)太阳花散热器非常适合大功率集成封装白光LED模组的散热。因此对于大功率集成封装白光LED模组而言,均温基板结合太阳花散热器是一种有效的散热方式。     

白光LED封装工艺对其性能的影响

通过理论分析与实验数据说明了白光LED封装工艺对其性能的影响,特别针对模粒卡位、胶体外形等进行较为详细的分析。     

0．5W直角白光LED

直角DomiLED高光照强度白光LED系列DSW-NSG及暖白光LED系列DSF-NSG可取代现有的DSW-USD产品。当驱动电流仅有20mA时,白光LED的发光强度为1200mcd（典型值）,暖白光LED的发光强度为1000mcd（典型值）。由于其采用硅封装和低热阻设计,因此使用寿命长。     

白光LED荧光粉远场涂覆光学性质

研究了白光LED远场隔离封装中隔离距离对发光效率及相关色温(CCT)的影响。实验结果表明,低电流输入条件下,白光LED的发光效率随芯片表面到荧光粉层距离变化是非线性的,当芯片表面到荧光粉层距离为0.88mm时具有最佳发光效率74lm/W,白光LED相关色温随着距离的增加呈线性下降。这为白光LED的一次光学设计提供了实验依据。     

大功率LED多芯片集成封装的热分析

随着高亮度白光LED在室内、室外照明领域的应用,多芯片LED的集成封装方式是其发展的主要趋势之一,而热问题却是多芯片LED集成封装的瓶颈问题之一。建立了多芯片LED集成封装的等效热路模型,并采用有限元分析(FEA)的方法对多芯片LED集成封装的稳态热场分布进行了分析,同时通过制作实际样品研究大功率LED多芯片集成封装的热阻、发光效率与芯片工作数量的关系。结果表明集成封装的多芯片白光LED结温随着集成芯片数量的增加成线性增长,芯片到基板底面的热阻随着芯片工作数量的增加而增大,而其发光效率随着集成芯片数量的增加成线性减小。     

荧光粉浓度和电流强度对白光LED特性的影响

讨论了荧光粉浓度及驱动电流强度对白光LED特性的影响。采用软件模拟实验和实际封装测试相结合的研究方法进行分析研究。对荧光粉浓度变化对白光LED光通量和相关色温(CCT)的影响进行了三维光线追迹模拟,并且进行了实际的封装验证。另外对白光LED的节温和显色性也做了深入细致的研究。研究结果表明:CCT随着荧光粉浓度的增大而减小,光通量则先上升后下降。同时由荧光粉浓度和驱动电流强度变化所引起的节温升高会降低荧光粉的转换效率。对显色性而言,采用高浓度荧光粉封装的白光LED有相对低的显色指数;并且显色指数随着驱动电流强度的增加而升高,最终趋于稳定。     

LED封装中的散热研究

文章论述了大功率LED封装中的散热问题,说明它对器件的输出功率和寿命有很大的影响,分析了小功率、大功率LED模块的封装中的散热对光效和寿命的影响。对封装及应用而言,增强它的散热能力是关键技术,指出对大功率LED和LED模块散热设计很重要,因为大功率白光LED的光效和寿命取决于其散热。目前大功率LED的重点是提高散热能力,说明封装结构和封装材料在提高大功率LED散热中的影响,LED模块的散热是未来的重点。通过选用高热导率材料可以使温度得到显著控制,重点论述了封装的关键技术,最后指出了未来LED封装技术的发展趋势。     

大功率白光LED封装设计与研究进展

封装设计、材料和结构的不断创新使发光二极管(LED)性能不断提高.从光学、热学、电学、机械、可靠性等方面,详细评述了大功率白光LED封装的设计和研究进展,并对封装材料和工艺进行了具体介绍.提出LED的封装设计应与芯片设计同时进行,并且需要对光、热、电、结构等性能统一考虑.在封装过程中,虽然材料(散热基板、荧光粉、灌封胶)选择很重要,但封装工艺(界面热阻、封装应力)对LED光效和可靠性影响也很大.     

采用MEMS工艺制作封装载体的LED封装技术

针对SiC衬底的白光LED技术研究和智能化半导体照明技术发展的需求,基于Si材料的功能特性和物理特性,研究了将Si作为SiC基LED封装载体的相关技术.采用MEMS的加工工艺,设计了精确尺寸的芯片安装腔体和高效率的反射层,抑制了Si本体材料对光的吸收,提高了芯片侧向光的导出效率.通过分析光窗形貌及封装胶折射率对白光LED光效的影响,给出了一个全新的SiC衬底的白光LED封装的技术路线,为LED芯片与驱动一体化封装的实现奠定了技术基础.实现了完整的加工过程和样品制备,测试表明光效大于130 lm/W,热阻小于4.6℃/W.     

安华高科技推出新0．5W白光LED产品

Avago Technologies（安华高科技）宣布，推出Moonstone系列新0．5W冷白光和暖白光发光二极管（LED，Light Emitting Diode）产品。采用优于业内的薄型封装，Avago的ASMT-Mx60LED提供给固态照明应用设计工程师一个稳固可靠的封装，带来高亮度照明输出并且组装非常容易。     

带有TSV的硅基大功率LED封装技术研究

介绍了一种带有凹槽和硅通孔(through silicon via,TSV)的硅基制备以及晶圆级白光LED的封装方法。针对硅基大功率LED的封装结构建立了热传导模型,并通过有限元软件模拟分析了这种封装形式的散热效果。模拟结果显示,硅基封装满足LED芯片p-n结的温度要求。实验结合半导体制造工艺,在硅基板上完成了凹槽和通孔的制造,实现了LED芯片的有效封装。热阻测试仪测得硅基的热阻为1.068K/W。实验结果证明,这种方法有效实现了低热阻、低成本、高密度的LED芯片封装,是大功率LED封装发展的重要方向。     

一种采用半导体致冷的集成大功率LED

介绍了一种采用半导体致冷技术散热的集成大功率发光二极管(LED),这种利用珀尔贴效应设计的大功率LED散热封装结构,不但可以从根本上解决大功率集成LED器件的散热问题,还可以使LED器件在高温、震荡等恶劣环境中正常工作.这样,既可拓宽LED的运用领域,又能有效延长大功率LED的寿命.采用该封装技术封装的白光LED,发光稳定,光衰小,寿命长.     

MgAl2O4透明荧光陶瓷用于白光LED的初步研究

简单介绍了白光发光二极管（LED）中与荧光转换材料和封装工艺相关的现状和存在问题,重点介绍了烁光特晶科技有限公司研制的新型铝酸镁荧光透明陶瓷材料。采用自制的铝酸镁粉体分别混合自制和市售的荧光粉制备了荧光透明陶瓷,对其加工并替代传统白光LED中的荧光粉层和环氧树脂封装外壳进行了封装测试。由于荧光转换物质在透明陶瓷中均匀分布,解决了传统工艺中荧光粉易沉降的问题,有利于出光的均匀性;陶瓷材料比树脂等有机材料热导率高,加快了散热;同时,荧光陶瓷机械强度高、耐腐蚀、耐磨损,可直接作为封装外壳,简化了封装工艺,可拓展LED的应用范围。     

ASMT-Mx60：0.5W白光LED

Avago推出Moonstone系列新0．5W冷白光和暖白光发光二极管。ASMT-Mx60LED为固态照明应用设计工程师提供了稳固可靠的封装,带来高亮度照明输出并且容易组装。ASMT-Mx60适合需要超高亮度LED,例如电子标志背光、零售显示屏、商用照明以及重点照明等应用,这些冷白光和暖白光LED还可以使用在如工作灯和阅读灯等特殊照明应用。