بهبود بهره وری استخراج نور، کاهش مقاومت حرارتی، قدرت چراغ بسته بندی فناوری

استفاده از LED های با وضوح بسیار بالا همچنان گسترش می یابد، برای اولین بار وارد بازار برای نورپردازی تخصصی و حرکت به سمت بازار روشنایی عمومی می شود. با توجه به افزایش پیوسته قدرت ورودی تراشه های LED، نیازهای بالاتر بر روی تکنولوژی بسته بندی این LED های قدرت قرار می گیرند. فن آوری بسته بندی چراغ های قدرت باید دو مورد زیر را داشته باشد: اول، ساختار بسته باید بهره وری استخراج بالا را داشته باشد، و دوم، مقاومت حرارتی باید تا حد ممکن پایین باشد تا اطمینان حاصل شود که عملکرد فوتوالکتریک و قابلیت اطمینان LED قدرت.

اگر یک چراغ نیمه هادی به عنوان منبع نور مورد استفاده قرار گیرد، شار نور یک محصول معمولی از منبع نور معمولی مانند یک لامپ رشته ای یا یک لامپ فلورسنت دور است. بنابراین، برای توسعه LED ها در زمینه روشنایی، کلید افزایش بهره وری نور و شعاع نور به سطح منابع نور موجود است. مواد اپتیکسیال مورد استفاده برای LED های قدرت، از تکنولوژی رشد اپسیوناتال MOCVD و ساختارهای چند بعدی کوانتومی استفاده می کنند. اگر چه بازده کوانتومی داخلی باید بیشتر بهبود یابد، بزرگترین مانع در رسیدن به شعاع بالای نور، بهره وری استخراج کم نور تراشه است. طراحی LED قدرت موجود، ساختار لحیم کاری جدید تراشه را برای بهبود بهره وری استخراج نور تراشه، بهبود ویژگی های حرارتی تراشه و افزایش کارایی تبدیل فوتوالکتریک دستگاه با افزایش سطح تراشه و افزایش جریان عملیاتی، اتخاذ می کند. شار نورانی بالاتر علاوه بر تراشه، فناوری بسته بندی دستگاه نیز مهم است. فرآیندهای فن آوری بسته بندی کلیدی عبارتند از:

تکنولوژی انحلال گرما

ساختار بسته بندی ال ای دی شاخص نوع سنتی به طور کلی از چسب رسانا یا غیر هدایت کننده برای چسبیدن به یک فنجان بازتابنده کوچک یا بر روی یک جدول حامل استفاده می کند. سیم طلا برای تکمیل اتصال داخلی و خارجی دستگاه استفاده می شود و با رزین اپوکسی بسته بندی شده است. مقاومت حرارتی آن تا 250 درجه سانتیگراد / W ~ 300 درجه سانتیگراد / W است. اگر تراشه جدید قدرت تصویب فرم بسته سنتی LED، دمای اتصال به سرعت افزایش می یابد و کربن سازی اپوکسی به دلیل تخلیه ضعیف حرارت به زرد تبدیل خواهد شد. تشدید نور تا شکست، حتی به علت استرس ناشی از گسترش سریع حرارتی ناشی از شکست مدار باز است.

بنابراین، برای یک تراشه LED قدرت با جریان فعلی بزرگ، یک ساختار بسته جدید با مقاومت حرارتی کم، تخلیه گرما خوب و استرس کم، کلید فنی دستگاه قدرت LED است. تراشه را می توان با مواد با مقاومت کم و هدایت حرارتی بالا باند؛ یک فروند نیکل مس یا آلومینیوم به قسمت پایین تراشه افزوده می شود و یک ساختار نیمه بسته بندی شده برای تسریع تسریع حرارتی استفاده می شود؛ و حتی یک سینک حرارت ثانویه برای کاهش مقاومت حرارتی دستگاه طراحی شده است. در داخل دستگاه، با لاستیک سیلیکون قابل انعطاف با شفافیت بالا، در محدوده دما از لاستیک سیلیکون (به طور کلی -40 ° C ~ 200 ° C)، ژل به دلیل تغییرات ناگهانی دمای باز نمی شود و پدیده زرد ظاهر نمی شود . مواد بخشی نیز باید به خواص حرارتی و حرارتی خود برای رسیدن به خواص حرارتی کلی خوب توجه کنند.

دومین تکنولوژی طراحی نوری

به منظور بهبود بهره وری استخراج نور از دستگاه، یک فنجان بازتابنده اضافی و چند لنز نوری طراحی شده است.

چراغ برق LED چراغ سفید

سه روش معمول برای دستیابی به نور سفید وجود دارد:

(1) تراشه آبی با فسفر YAG پوشیده شده است، نور آبی تراشه فسفر را تحریک می کند تا نور زرد سبز از 540 نانومتر به ~ 560 نانومتر برسد و نور زرد سبز و نور آبی نور سفید را سنتز می کند. این روش نسبتا ساده برای آماده سازی، کارایی بالا و عملی است. ناسازگاری است که سازگاری پارچه ضعیف است، فسفر آسان است رسوب می کند، یکنواختی سطح نور ضعیف است، رنگ یکنواخت نیست، دمای رنگ بالا است و رندر رنگ ایده آل نیست.

(2) سه رنگ اصلی رنگ RGB تراشه های چندگانه یا دستگاه های چندگانه نور را به شکل نور سفید ایجاد می کنند و یا رنگ مکمل رنگی سبز زرد آبی + زرد سبز برای تولید نور سفید استفاده می کنند. تا زمانی که گرما از بین می رود، نور سفید تولید شده توسط این روش پایدارتر از روش قبلی است، اما رانندگی پیچیده تر است و سرعت های مختلف پراکندگی نور از تراشه های مختلف رنگ نیز در نظر گرفته شده است.

(3) فسفر RGB را روی تراشه نور ماوراء بنفش اعمال کنید و از نور بنفش برای تحریک فسفر برای تولید سه رنگ اصلی برای تشکیل نور سفید استفاده کنید. با توجه به کارایی کم تراشه های فعلی UV و فسفر RGB، هنوز به مرحله عملی نرسیده است.

ما معتقدیم که مشکلات فنی زیر باید حل شود تا صنعت صنعتی W-Class توانایی تولید محصولات LED را برای نورپردازی:

1. کنترل پوشش پودر: روش پوشش استفاده شده در تراشه LED + فرایند فسفر معمولا برای ترکیب فسفر با چسب است و سپس آن را به تراشه با یک تلگراف اعمال کنید. در طول عملیات، زیرا ویسکوزیته ژل حامل پارامتر پویا است، وزن مخصوص فسفر بزرگتر از ژل حامل، و دقت تلگراف و دقت تلگراف، کنترل یکنواختی مقدار پوشش فسفر دشوار است و منجر به نور سفید می شود. رنگ بی رنگ

پارامترهای فوتوالکتریک فیلم: ویژگی های فرایند نیمه هادی، همان مواد می تواند پارامترهای نوری (مانند طول موج، شدت نور) و پارامترهای الکتریکی (مانند ولتاژ مستقیم) بین یک تراشه ویفر را تعیین می کند. این به خصوص برای تراشه های سه رنگی RGB است که تأثیر زیادی بر پارامترهای رنگی سفید دارد. این یکی از فن آوری های کلیدی است که باید در صنعتی شدن حل شود.

3. کنترل پارامترهای رنگی نور با توجه به نیازهای برنامه: برای اهداف مختلف، الزامات مختصات رنگ، درجه حرارت رنگ، رندر رنگ، قدرت نوری (یا شدت نور) و توزیع فضایی نور LED سفید متفاوت است. کنترل پارامترهای فوق شامل همکاری عوامل مختلفی از قبیل ساختار محصول، روش فرآیند و مواد است. در تولید صنعتی، مهم است که عوامل فوق را کنترل کنید تا محصولاتی را که نیازهای برنامه را برآورده می کنند و سازگاری خوبی داشته باشند داشته باشید.

تست فناوری و استانداردها

با توسعه فن آوری تولید تراشه قدرتمند W و تکنولوژی LED سفید، محصولات LED به تدریج وارد بازار (ویژه) نورپردازی می شوند. استانداردهای آزمون استاندارد پارامترهای LED محصول و روش های آزمون مورد استفاده برای نشان دادن یا نشان دادن دیگر نمی توانند نیازهای برنامه های کاربردی نور را برآورده کنند. تولید کنندگان تجهیزات نیمه هادی در کشور و خارج از کشور نیز ابزار آزمایش خود را راه اندازی کرده اند. تفاوت های خاصی در اصول آزمایشی، شرایط و استانداردهای مورد استفاده توسط ابزار های مختلف وجود دارد که باعث افزایش سختی و پیچیدگی برنامه های کاربردی آزمون و عملکرد مقایسه عملکرد محصول می شود.

انجمن صنایع Optoelectronics چین Optoelectronics کمیته صنایع کمپنی در سال 2003 "LED Test Method (Trial)" را با توجه به نیازهای توسعه محصول LED منتشر کرد. این روش تست قوانین مربوط به پارامترهای رنگ LED را اضافه کرده است. با این حال، LED ها باید به صنعت روشنایی گسترش پیدا کنند. ایجاد استانداردهای محصولات نورپردازی LED یکی از ابزارهای مهم استانداردسازی صنعتی است.

تکنولوژی غربالگری و تضمین اطمینان

با توجه به محدودیت ظاهر چراغ، فضای مونتاژ چراغ برای روشنایی مهر و موم شده و محدود است، و فضای مهر و موم شده و محدود به تخلیه گرما از LED منجر نمی شود، که به این معنی است که محیط استفاده از روشنایی LED نسبت به نمایشگرهای معمولی و محصولات LED نشانگر پایین تر است. علاوه بر این، چراغ روشنایی بر اساس درایو فعلی بالا عمل می کند، که باعث می شود که قابلیت اطمینان بالاتر باشد. در تولید صنعتی، لازم است که از نظر پیری گرما، شوک دمای چرخه، آزمایشهای غربالگری فرآیند بارگذاری برای استفاده از محصولات مختلف، و برای از بین بردن محصولات شکست اولیه به منظور اطمینان از محصول لازم باشد.

فن آوری حفاظت الکتریکی

از آنجایی که GaN یک ماده نوار باریک وسیع است، مقاومت در برابر بالا است و هزینه های القا شده توسط الکتریسیته ساکن در فرآیند تولید، به آسانی از بین نمی روند و به میزان قابل توجهی انباشته می شوند و ولتاژ الکترواستاتیکی بالا تولید می شود. هنگامی که توانایی مواد برای مقاومت در برابر آن تجاوز می شود، فرسایش رخ می دهد و تخلیه می شود. تراشه آبی Substrate یاقوت کبود دارای یک الکترود مثبت و منفی بر روی تراشه با یک زمین کوچک است. برای ناهمگونی دوگانه InGaN / AlGaN / GaN، لایه نازک فعال InGaN تنها چند ده نانومتر است و قابلیت مقاومت الکترواستاتیک کوچک است که بسیار آسان است. این دستگاه توسط دستگاه استاتیک برای قطع کردن دستگاه از بین رفته است.

بنابراین، در تولید صنعتی، پیشگیری از برق استاتیک مناسب است، به طور مستقیم بر عملکرد محصول، قابلیت اطمینان و مزایای اقتصادی تاثیر می گذارد. چندین تکنیک برای پیشگیری از برق استاتیک وجود دارد:

1. اقدامات احتیاطی در برابر حمل و نقل، انبساط و غیره از بدن انسان، پلت فرم، زمین، فضا و محصولات برای تولید و استفاده کنید. این وسیله ها لباس های ضد استاش، دستکش، دستبند، کفش، پد، جعبه، طرفدار یون، ابزار تست و غیره هستند.

2. طراحی یک مدار حفاظت الکترواستاتیک در تراشه.

3. دستگاه حفاظت را روی LED نصب کنید.

وضعیت کنونی فناوری بسته بندی چراغ های LED

LED های قدرت به LED های قدرت و LED های قدرتمند کلاس W تقسیم می شوند. قدرت ورودی چراغ قدرت کمتر از 1W است (به جز ده ها میلیوات LED برق)؛ قدرت ورودی قدرت LED کلاس W برابر یا بیشتر از 1W است.

تکنولوژی بسته بندی خارجی چراغ های LED

(1) چراغ برق

در ابتدا HP مدل LED ساختار بسته Piranha را در اوایل دهه 1990 معرفی کرد و SnapLED را در سال 1994 معرفی کرد. دارای دو جریان عملیاتی 70mA و 150mA است و توان ورودی می تواند به 0.3W برسد. OSRAM سپس "PowerTOPLED" را معرفی کرد. بعدها، برخی از شرکت ها انواع مختلفی از ساختار بسته بندی LED را معرفی نمودند. چراغ های قدرت این سازه ها چندین برابر بیشتر از قدرت ورودی لامپ های پکیج اصلی است، و مقاومت حرارتی توسط یک کسری کاهش می یابد.

(2) قدرت رهبری کلاس W

چراغ های قدرتمند کلاس W بخش مهمی از نورپردازی های آینده هستند، به همین دلیل شرکت های بزرگ دنیا توانایی زیادی برای تحقیق و توسعه تکنولوژی بسته بندی LED های قدرتمند کلاس W سرمایه گذاری کرده اند.

LED قدرت تک تراشه کلاس W در ابتدا توسط Lumileds در سال 1998 معرفی شد. ساختار بسته با جداسازی ترموالکتریک مشخص می شود. تراشه تلنگر به طور مستقیم به غرق گرما با یک حامل سیلیکون جوش داده شده است و از یک فنجان بازتابنده و نوری استفاده شده است. ساختارهای جدید و مواد مانند لنزها و چسب های شفاف انعطاف پذیر در حال حاضر در LED های با قدرت بالا با 1 وات، 3W و 5W تک تراشه در دسترس هستند. OSRAM در سال 2003 یک سری از LED های "GoldenDragon" یک تکه را راه اندازی کرد که توسط غرق گرما و فلزات مشخص شده است. هیئت مدیره در تماس مستقیم است و دارای عملکرد تلفیقی گرما و قدرت ورودی می تواند به 1W برسد.

LED های با قدرت بالا با بسته چند تراشه در بسیاری از سازه ها و بسته ها موجود است. در سال 2001، شرکت UOE سری سری نورلوکس LED ها را در یک بسته چند تراشه با یک صفحه آلومینیومی شش ضلعی به عنوان بستر معرفی کرد. در سال 2003، LaninaCeramics معرفی یک آرایه LED با قدرت بالا بسته بندی شده در تکنولوژی سرامیکی منحصر به فرد سرامیکی (LTCC-M) با درجه حرارت پایین بر روی فلزات قرار گرفت. در سال 2003، پاناسونیک یک LED سفید با قدرت بالا با ترکیبی از 64 تراشه عرضه کرد. در سال 2003 Nichia Corporation اعلام کرد که این درخشانترین LED سفید در جهان است که شار سبکی 600lm و یک پرتو خروجی 1000lm است. این 30 وات است، حداکثر توان ورودی 50 وات و ماژول LED سفید که نمایشگاه دارای بهره وری درخشان 33lm / W است.

با توجه به LED های با قدرت بالا با ترکیب چند تراشه، بسیاری از شرکت ها به طور مداوم بسیاری از محصولات جدید با ساختار جدید و بسته بندی با توجه به تقاضای بازار واقعی توسعه داده اند، و سرعت توسعه آنها بسیار سریع است.

فن آوری داخلی بسته بندی چراغ های LED

محصولات بسته بندی داخلی داخلی کامل تر هستند. بر اساس برآوردهای اولیه، بیش از 200 کارخانه بسته بندی چراغ در چین وجود دارد که ظرفیت بسته بندی آن بیش از 20 میلیارد سال در سال است و قابلیت بسته بندی نیز بسیار قوی است. با این حال، بسیاری از کارخانه های بسته بندی شرکت های خصوصی هستند که در مقیاس کوچک هستند. با این حال، LED های با قدرت بالای سری MB با استفاده از تکنولوژی MetalConding در شرکت تایوان UEC (اتحادیه ملی تایوان) چین با جایگزینی Substrate GaAs با Si، فراهم آوردن گرما آزاد خوب و استفاده از یک لایه اتصال دهنده فلزی به عنوان یک لایه انعکاسی نور به منظور بهبود خروجی نور .

برای تحقیق و توسعه فناوری بسته بندی LED با قدرت بالا، کشور به طور رسمی از سرمایه گذاری حمایت نمی کند و واحدهای تحقیقاتی داخلی به ندرت مداخله می کنند. قدرت سرمایه گذاری و تحقیق (نیروی انسانی و منابع مالی) شرکت های بسته بندی همچنان کافی نیست و وضعیت ضعیف در توسعه فن آوری بسته بندی در چین را تشکیل می دهد. سطح فنی بسته بندی هنوز کاملا متفاوت از کشورهای خارجی است.