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高功率白光LED应用及其芯片的散热问题解析

发布时间:2021-06-10人气:
本文摘要:虽然看上去在特性的方面是非常的不俗,不过实质上还是有一些缺点的,就像在使用寿命上,只有3,000小时左右,再行再加价格太贵也是不更容易解决问题事情,也许价格太贵的问题可以花上一点时间就可以上升一些,但是以现在30万日圆的水准来看的,要降至3,000甚至300日圆,那就必须10年以上的时间 就今天而言,白光LED仍旧不存在着闪烁皆一性不欠佳、堵塞材料的寿命不宽,而无法充分发挥白光LED被期望的应用于优点。

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虽然看上去在特性的方面是非常的不俗,不过实质上还是有一些缺点的,就像在使用寿命上,只有3,000小时左右,再行再加价格太贵也是不更容易解决问题事情,也许价格太贵的问题可以花上一点时间就可以上升一些,但是以现在30万日圆的水准来看的,要降至3,000甚至300日圆,那就必须10年以上的时间  就今天而言,白光LED仍旧不存在着闪烁皆一性不欠佳、堵塞材料的寿命不宽,而无法充分发挥白光LED被期望的应用于优点。但就市场需求层面来看,不仅一般的灯光用途,随着手机、LCDTV、汽车、医疗等的广泛应用大力的经常出现,使得合适研发平稳白光LED的技术研究成果也就非常的被关心。

  藉由提升晶片面积来减少闪烁量  希望提高白光LED的闪烁效率,目前有两大方向,就是提升LED晶片的面积,也就是说,将目前面积为1m㎡的小型晶片,将闪烁面积提升到10m㎡的以上,藉此减少闪烁量,或把几个小型晶片一起PCB在同一个模组下。  虽然,将LED晶片的面积不予大型化,藉此需要取得低多的亮度,但因过大的面积,在应用于过程和结果上也不会经常出现适得其反的现象。所以,针对这样的问题,部分LED业者就根据电极结构的改进,和覆晶的结构,在晶片表面展开改进,来超过50lm/W的闪烁效率。  例如在白光LED覆晶PCB的部分,由于闪烁层很相似PCB的附近,闪烁层的光向外部即会时,因此电极会被遮挡的优点,但缺点就是所产生的冷不更容易减弱。

  而并非展开晶片表面提高后,再行再加减少晶片面积就意味著可以一口气托昇亮度,因为当光从晶片内部向外衍射时,晶片中这些提高的部分无法展开光线,所以在取光上不会受到一点容许,根据计算出来,最佳充分发挥光效率的LED晶片尺寸是在7m㎡左右。  利用PCB数个小面积LED晶片 较慢提升闪烁效率  和大面积LED晶片比起,利用小功率LED晶片PCB成同一个模组,这样是需要较慢超过高亮度的拒绝,例如,Citizen就将8个小型LEDPCB在一起,让模组的闪烁效率超过了60lm/W,可谓是业界的首例。

  但这样的作法也引起的一些顾虑,因为是将多颗LEDPCB在同一个模组上,所以在模组中必需重复使用一些绝缘材料,以免导致LED晶片间的短路情况再次发生,不过,如此一来就不会减少了不少的成本。  回应Citizen的说明是,事实上对于成本的影响幅度是非常小的,因为相比于整体的成本比例,这些绝缘材料仅有将近百分之一,并因可以利用现有的材料来做到绝缘应用于,这些绝缘材料不必须新的研发,也不必须减少新的设备来因应。  虽然Citizen的说明理论上是合理的,但是,对于较无经验的业者来说,这就是一项挑战,因为无论在良率、研发、生产工程上都是必须不予解决的。  当然,还有其他方式可超过提升闪烁效率的目标,许多业者找到,在LED蓝宝石基板上製作出有凹凸不平坦的结构,这样也许可以提升光输出量,所以,有渐渐朝向在晶片表面创建Texture或Photonics结晶的架构。

  虽然看上去在特性的方面是非常的不俗,不过实质上还是有一些缺点的,就像在使用寿命上,只有3,000小时左右,再行再加价格太贵也是不更容易解决问题事情,也许价格太贵的问题可以花上一点时间就可以上升一些,但是以现在30万日圆的水准来看的,要降至3,000甚至300日圆,那就必须10年以上的时间  就今天而言,白光LED仍旧不存在着闪烁皆一性不欠佳、堵塞材料的寿命不宽,而无法充分发挥白光LED被期望的应用于优点。但就市场需求层面来看,不仅一般的灯光用途,随着手机、LCDTV、汽车、医疗等的广泛应用大力的经常出现,使得合适研发平稳白光LED的技术研究成果也就非常的被关心。

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  藉由提升晶片面积来减少闪烁量  希望提高白光LED的闪烁效率,目前有两大方向,就是提升LED晶片的面积,也就是说,将目前面积为1m㎡的小型晶片,将闪烁面积提升到10m㎡的以上,藉此减少闪烁量,或把几个小型晶片一起PCB在同一个模组下。  虽然,将LED晶片的面积不予大型化,藉此需要取得低多的亮度,但因过大的面积,在应用于过程和结果上也不会经常出现适得其反的现象。所以,针对这样的问题,部分LED业者就根据电极结构的改进,和覆晶的结构,在晶片表面展开改进,来超过50lm/W的闪烁效率。  例如在白光LED覆晶PCB的部分,由于闪烁层很相似PCB的附近,闪烁层的光向外部即会时,因此电极会被遮挡的优点,但缺点就是所产生的冷不更容易减弱。

  而并非展开晶片表面提高后,再行再加减少晶片面积就意味著可以一口气托昇亮度,因为当光从晶片内部向外衍射时,晶片中这些提高的部分无法展开光线,所以在取光上不会受到一点容许,根据计算出来,最佳充分发挥光效率的LED晶片尺寸是在7m㎡左右。  利用PCB数个小面积LED晶片 较慢提升闪烁效率  和大面积LED晶片比起,利用小功率LED晶片PCB成同一个模组,这样是需要较慢超过高亮度的拒绝,例如,Citizen就将8个小型LEDPCB在一起,让模组的闪烁效率超过了60lm/W,可谓是业界的首例。

  但这样的作法也引起的一些顾虑,因为是将多颗LEDPCB在同一个模组上,所以在模组中必需重复使用一些绝缘材料,以免导致LED晶片间的短路情况再次发生,不过,如此一来就不会减少了不少的成本。  回应Citizen的说明是,事实上对于成本的影响幅度是非常小的,因为相比于整体的成本比例,这些绝缘材料仅有将近百分之一,并因可以利用现有的材料来做到绝缘应用于,这些绝缘材料不必须新的研发,也不必须减少新的设备来因应。  虽然Citizen的说明理论上是合理的,但是,对于较无经验的业者来说,这就是一项挑战,因为无论在良率、研发、生产工程上都是必须不予解决的。  当然,还有其他方式可超过提升闪烁效率的目标,许多业者找到,在LED蓝宝石基板上製作出有凹凸不平坦的结构,这样也许可以提升光输出量,所以,有渐渐朝向在晶片表面创建Texture或Photonics结晶的架构。

  例如德国的OSRAM就是以这样的架构研发出有「ThinGaN」高亮度LED,OSRAM是在InGaN层上构成金属膜,之后再行挤压蓝宝石。这样,金属膜就不会产生同构的效果而取得更好的光线放入,而根据OSRAM的资料表明,这样的结构可以取得75%的光放入效率。  渐渐有业者利用覆晶的结构,来希望超过50lm/W的闪烁效率,由于闪烁层很相似PCB的附近,闪烁层的光向外部即会时,因此电极会被遮挡。

(资料来源:LEDIKO)  当然,除了晶片的光放入方面必须做到希望外,因为希望需要取得更高的光效率,在PCB的部分也是必需做到一些提高。事实上,每多减少一道的工程都会对光放入效率带给一些影响,不过,这并不代表着,因为PCB的製程就一定会减少更高的光损失,就像日本OMROM所研发的平面光源技术,就需要大幅的托昇光放入效率,这样的结构OMROM是将LED所射出有的光线,利用LENS光学系统以及光线光学系统来做到掌控的,所以OMROM称作「Doublereflection光学系统」。  利用这样的结构,可将传统砲弹头型PCB等的LED所导致的光损失,针对PCB的甚广角度光线来取得更高的光效率,更进一步的是,在表面所构成的Mesh上展开加工,而构成双层的光线效果,这样的方式,事实上是可以获得不俗的光放入效率掌控的。因为这样的类似设计,这些利用光线效果超过高光放入效率的LED,主要的用途是针对LCDTV背光所应用于的。


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