بهبود بهره وری از نور ، کاهش مقاومت حرارتی ، فن آوری بسته بندی LED قدرت

استفاده از ال ای دی های با روشنایی فوق العاده بالا همچنان در حال گسترش است و ابتدا وارد بازار نورپردازی ویژه می شود و به سمت بازار روشنایی عمومی حرکت می کند. با توجه به افزایش مداوم قدرت ورودی تراشه های ال ای دی ، الزامات بالاتر در تکنولوژی بسته بندی این ال ای دی های قدرت قرار می گیرد. فن آوری بسته بندی چراغ برق باید دو مورد زیر را رعایت کند: اول اینکه ساختار بسته باید از راندمان استخراج نور بالایی برخوردار باشد و دوم اینکه مقاومت حرارتی باید تا حد امکان کم باشد تا اطمینان حاصل شود که از عملکرد فوتوالکتریک و قابلیت اطمینان از چراغ برق استفاده می شود.

اگر قرار است از LED نیمه هادی به عنوان منبع روشنایی استفاده شود ، شار درخشان یک محصول معمولی به دور از یک منبع نور با هدف کلی مانند لامپ رشته ای یا لامپ فلورسنت است. بنابراین ، به منظور توسعه LED ها در زمینه روشنایی ، نکته اصلی افزایش راندمان درخشان و شار درخشان به سطح منابع روشنایی موجود است. مواد epitaxial مورد استفاده برای LED های قدرت از فناوری رشد epitaxial MOCVD و ساختارهای چاه کوانتومی متعدد استفاده می کنند. اگرچه بازده کوانتومی داخلی نیاز به بهبود بیشتر دارد ، اما بزرگترین مانع برای به دست آوردن شار درخشان بالا ، راندمان کم نور برای استخراج تراشه است. طراحی چراغ برق موجود ، یک ساختار لحیم کاری جدید تراشه را به تصویب می رساند تا راندمان استخراج نور تراشه را بهبود بخشد ، ویژگی های حرارتی تراشه را بهبود بخشد و با افزایش ناحیه تراشه و افزایش جریان عملیاتی ، بازده تبدیل فوتوالکتریک دستگاه را افزایش دهد. شار درخشان بالاتر. علاوه بر تراشه ، فناوری بسته بندی دستگاه نیز دارای اهمیت است. فرآیندهای اصلی فناوری بسته بندی عبارتند از:

فن آوری اتلاف حرارت

ساختار بسته بندی LED نوع نشانگر سنتی معمولاً از چسب رسانا یا غیر رسانا برای سوار کردن تراشه در یک فنجان بازتابی کوچک یا روی میز حامل استفاده می کند. سیم طلا برای تکمیل اتصال داخلی و خارجی دستگاه استفاده می شود و با رزین اپوکسی محصور می شود. مقاومت حرارتی آن به اندازه 250 ° C / W W 300 ° C / W است. اگر تراشه قدرت جدید فرم بسته بندی سنتی LED را اتخاذ کند ، دمای اتصال به سرعت بالا می رود و به دلیل اتلاف حرارت ضعیف ، کربن زدایی اپوکسی زرد می شود. پوسیدگی نور تا خرابی تسریع شده ، حتی به دلیل استرس ناشی از انبساط حرارتی سریع ناشی از خرابی مدار باز.

بنابراین ، برای یک تراشه LED برق با یک جریان عملیاتی بزرگ ، یک ساختار بسته جدید با مقاومت حرارتی کم ، اتلاف حرارت خوب و فشار کم ، کلید فنی دستگاه LED قدرت است. تراشه را می توان با ماده ای با مقاومت کم و هدایت حرارتی بالا پیوند داد. یک سینک گرمای مس یا آلومینیوم به قسمت زیرین تراشه اضافه می شود و از یک ساختار نیمه محصور برای تسریع اتلاف گرما استفاده می شود. و حتی یک سینک گرمای ثانویه به منظور کاهش مقاومت حرارتی دستگاه طراحی شده است. در داخل دستگاه ، پر از لاستیک سیلیکونی انعطاف پذیر و شفافیت زیاد ، در محدوده دمای لاستیک سیلیکون (عموماً -40 درجه سانتیگراد ~ 200 درجه سانتیگراد) ، ژل به دلیل تغییرات ناگهانی دما باز نمی شود ، و پدیده زرد ظاهر نمی شود . برای دستیابی به خصوصیات حرارتی کلی خوب ، مواد قطعات نیز باید خواص حرارتی و حرارتی آنها را در نظر بگیرند.

فن آوری طراحی نوری ثانویه

به منظور بهبود راندمان استخراج نور دستگاه ، یک فنجان بازتاب اضافی و چندین لنز نوری طراحی شده است.

قدرت فن آوری چراغ سفید LED

سه روش معمول برای دستیابی به نور سفید وجود دارد:

(1) تراشه آبی با فسفر YAG پوشانده شده است ، چراغ آبی از تراشه فسفر را بیرون می کشد تا نور زرد-سبز 540 نانومتر 560 نانومتر را ساطع کند ، و نور زرد-سبز و نور آبی نور سفید را ترکیب می کند. این روش برای تهیه نسبتاً ساده ، دارای راندمان بالا و عملی است. نقطه ضعف این است که قوام پارچه ضعیف است ، فسفر به راحتی رسوب می شود ، یکنواختی سطح نور ضعیف است ، رنگ رنگ یکنواخت نیست ، درجه حرارت رنگ زیاد است ، و رندر رنگ ایده آل نیست.

(2) RGB سه رنگ اصلی تراشه های چندگانه یا دستگاه های چندگانه برای ایجاد نور سفید از خود ساطع می شوند ، یا برای تولید نور سفید از رنگهای مکمل سبز و سبز تراشه دو رنگ سبز + زرد استفاده می کنند. تا زمانی که گرما از بین برود ، نور سفید تولید شده توسط این روش نسبت به روش قبلی پایدارتر است ، اما رانندگی پیچیده تر است و سرعت متفاوت پوسیدگی نور تراشه های رنگی مختلف نیز در نظر گرفته می شود.

(3) فسفر RGB را روی تراشه نور ماوراء بنفش بمالید و از نور بنفش برای تحریک فسفر استفاده کنید تا سه رنگ اصلی برای تولید نور سفید ایجاد شود. با توجه به راندمان پایین تراشه های UV فعلی و فسفورهای RGB ، هنوز به مرحله عملی نرسیده است.

ما بر این باوریم که باید مشکلات فنی زیر را برای تحقق بخشیدن به صنعتی محصولات W-کلاس LED برای روشنایی حل کرد:

1. کنترل پوشش پودری: روش پوشش استفاده شده در فرآیند LED تراشه + فسفر معمولاً برای مخلوط کردن فسفر با چسب و سپس با استفاده از دیسپانر است که در تراشه اعمال می شود. در طول عمل ، زیرا ویسکوزیته ژل حامل پارامتر دینامیکی است ، وزن مخصوص فسفر نسبت به ژل حامل بزرگتر است و دقت دیسپانسر و دقت دیسپانر ، کنترل یکنواختی مقدار پوشش فسفر دشوار است و در نتیجه نور سفید ایجاد می شود. رنگ ناهموار.

2 ، پارامترهای فوتوالکتریک فیلم: ویژگی های روند نیمه هادی ، با همان مواد می تواند پارامترهای نوری (مانند طول موج ، شدت نور) و الکتریکی (مانند ولتاژ رو به جلو) تفاوت پارامتر را در همان تراشه ویفر تعیین کند. این امر به ویژه در مورد تراشه های trichromatic RGB که تأثیر زیادی بر پارامترهای رنگی سفید دارند صادق است. این یکی از فن آوری های کلیدی است که باید در صنعت سازی حل شود.

3. کنترل پارامترهای کروماتیکی نور مطابق با الزامات کاربرد: برای اهداف مختلف ، الزامات مربوط به مختصات رنگ ، دمای رنگ ، رندر رنگ ، قدرت نوری (یا شدت نور) و توزیع مکانی نور چراغهای سفید متفاوت است. کنترل پارامترهای فوق شامل همکاری عوامل مختلفی از جمله ساختار محصول ، روش فرآیند و مواد می باشد. در تولید صنعتی کنترل فاکتورهای فوق برای دستیابی به محصولاتی که نیازهای کاربرد را داشته باشند و از قوام خوبی برخوردار باشند ، حائز اهمیت است.

فناوری و استانداردهای تست

با توسعه تکنولوژی تولید تراشه های کلاس W و فناوری LED سفید ، محصولات LED به تدریج وارد بازار روشنایی (ویژه) می شوند. استانداردهای تست پارامتر LED محصول سنتی و روشهای تست مورد استفاده برای نمایش یا نشانه گذاری دیگر نمی توانند نیازهای برنامه های روشنایی را برآورده کنند. تولید کنندگان تجهیزات نیمه هادی در داخل و خارج از کشور نیز ابزار تست مخصوص خود را راه اندازی کرده اند. در اصول آزمون ، شرایط و استانداردهای مورد استفاده ابزارهای مختلف تفاوت های خاصی وجود دارد که باعث افزایش دشواری و پیچیدگی برنامه آزمون و کار مقایسه عملکرد محصول می شود.

انجمن صنعت نوری چین نوری کمیته صنعت صنعت نوری الکتریک الکترونیک "روش آزمایش LED (آزمایش)" را در سال 2003 با توجه به نیازهای توسعه محصول LED منتشر کرد. این روش آزمایش مقررات را در پارامترهای رنگ سنجی LED اضافه کرده است. با این حال ، LED ها باید به صنعت روشنایی گسترش یابند. تعیین استانداردهای محصول روشنایی LED وسیله مهمی در استاندارد سازی صنعتی است.

فناوری غربالگری و اطمینان از قابلیت اطمینان

با توجه به محدودیت ظاهر آباژور ، فضای مونتاژ LED برای روشنایی مهر و موم شده و محدود است و فضای آب بندی شده و محدود منجر به اتلاف گرما LED نمی شود ، بدین معنی که محیط برای روشنایی LED است. پایین تر از صفحه نمایش معمولی و نشانه های محصولات LED. علاوه بر این ، چراغ روشنایی تحت درایو جریان بالا کار می کند ، که نیاز به اطمینان بالاتری را بر روی آن قرار می دهد. در تولید صنعتی ، انجام پیری حرارتی مناسب ، شوک چرخه دما ، آزمایش های غربالگری فرآیند پیری بار برای مصارف مختلف محصول و از بین بردن محصولات نارسایی اولیه برای اطمینان از قابلیت اطمینان محصول ضروری است.

فناوری حفاظت از الکتریکی

از آنجا که GaN یک ماده باند پهن است ، مقاومت در برابر آن زیاد است ، و بارهای ناشی از برق الکتریکی ساکن در فرایند تولید به راحتی از بین نمی روند و تا حد قابل توجهی انباشته می شوند و می توان ولتاژ الکترواستاتیک بالایی ایجاد کرد. هنگامی که توانایی مقاومت در برابر مواد بیش از حد باشد ، یک پدیده خرابی رخ می دهد و تخلیه رخ می دهد. تراشه آبی رنگ بستر یاقوت کبود دارای الکترودهای مثبت و منفی روی تراشه با یک قلم کوچک است. برای عملکرد دونفره InGaN / AlGaN / GaN ، لایه نازک فعال InGaN تنها چند ده نانومتر است و قابلیت مقاومت در برابر الکترواستاتیک کوچک است ، که بسیار آسان است. برای غیرفعال کردن دستگاه توسط برق استاتیک شکسته می شود.

بنابراین ، در تولید صنعتی ، جلوگیری از الکتریسیته ساکن مناسب است و به طور مستقیم بر محصول ، قابلیت اطمینان و مزایای اقتصادی تأثیر می گذارد. چندین روش برای جلوگیری از الکتریسیته ساکن وجود دارد:

1. در مورد انتقال ، انباشت و غیره بدن انسان ، سكو ، زمین ، فضا و محصولات برای تولید و استفاده احتیاط كنید. وسایل مربوط به آن عبارتند از: لباس ضد استاتیک ، دستکش ، دستبند ، کفش ، لنت ، جعبه ، پنکه یون ، ابزار تست و غیره.

2. یک مدار محافظت الکترواستاتیک را روی تراشه طراحی کنید.

3. دستگاه محافظ را روی LED سوار کنید.

وضعیت فعلی فناوری بسته بندی LED قدرت

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

فن آوری بسته بندی LED با قدرت خارجی

(1) چراغ برق

در اولین زمان ، HP در اوایل دهه 1990 لامپ ساختار بسته "پیرانا" را معرفی کرد و بهبود یافته "SnapLED" را در سال 1994 معرفی کرد. این دو جریان عملیاتی ، 70mA و 150mA دارد و قدرت ورودی می تواند به 0.3W برسد. سپس OSRAM "PowerTOPLED" را معرفی کرد. بعداً ، برخی از شرکت ها انواع ساختار بسته قدرت LED را معرفی کردند. چراغ های برق این سازه ها چندین برابر بیشتر از توان ورودی LED بسته اصلی رک هستند و مقاومت حرارتی با کسری کاهش می یابد.

(2) چراغ برق کلاس W

چراغ برق کلاس W بخش اصلی نور در آینده است ، بنابراین شرکت های بزرگ جهان انرژی زیادی را برای تحقیق و توسعه فناوری بسته بندی چراغ برق از نوع W کلاس سرمایه گذاری کرده اند.

چراغ برق تک تراشه کلاس W برای اولین بار توسط Lumileds در سال 1998 معرفی شد. ساختار بسته بندی با جداسازی ترموالکتریک مشخص می شود. تراشه فلیپ به طور مستقیم با یک حامل سیلیکون به داخل سینک گرما لحیم می شود و از یک فنجان بازتابی و نوری استفاده می شود. سازه ها و مواد جدید مانند لنزها و چسب های قابل شفاف در حال حاضر در LED های پرقدرت با تراشه های تک تراشه 1W ، 3W و 5W در دسترس هستند. OSRAM سری LED های تک تراشه "GoldenDragon" را در سال 2003 راه اندازی کرد ، که با غرق گرما و فلزات مشخص می شوند. برد مدار در تماس مستقیم است و از عملکرد دفع حرارت خوبی برخوردار است و توان ورودی می تواند به 1W برسد.

LED های پرقدرت با بسته بندی چند تراشه در بسیاری از سازه ها و بسته ها موجود هستند. در سال 2001 ، شرکت UOE سری LED های نورلوکس را در یک بسته چند تراشه با صفحه آلومینیومی شش ضلعی به عنوان بستر معرفی کرد. در سال 2003 ، LaninaCeramics یک آرایه LED با قدرت بالا بسته بندی شده بر روی فن آوری اختصاصی شرکت سرامیک درجه حرارت پایین (LTCC-M) اختصاصی شرکت را در بسترهای فلزی معرفی کرد. در سال 2003 ، پاناسونیک یک LED سفید پرقدرت سفید را که با ترکیبی از 64 تراشه بسته بندی شده بود ، راه اندازی کرد. در سال 2003 ، شرکت نیچیا اعلام کرد که درخشان ترین LED سفید در جهان است ، با شار درخشان 600 لیتر و پرتوی خروجی 1000 لیتر. این 30W است ، حداکثر توان ورودی 50W است و ماژول LED سفید که نمایشگاه را ارائه می دهد دارای بازده درخشان 33lm / W است.

با توجه به ال ای دی های پرقدرت با ترکیب چند تراشه ، بسیاری از شرکت ها به طور مداوم بسیاری از محصولات جدید را با ساختار و بسته بندی جدید مطابق با نیاز واقعی بازار تولید کرده اند و سرعت توسعه آنها بسیار سریع است.

فن آوری بسته بندی LED قدرت داخلی

محصولات بسته بندی LED داخلی کاملتر است. طبق برآوردهای اولیه ، بیش از 200 کارخانه بسته بندی ال ای دی در چین وجود دارد که ظرفیت بسته بندی آنها بیش از 20 میلیارد 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 کمی هستند. با این حال ، LED های پرقدرت سری MB که توسط فناوری MetalConding در شرکت تایوان UEC چین (اتحادیه ملی) محصور شده اند ، با جایگزینی بستر GaAs با Si ، فراهم کردن اتلاف گرمای مناسب و استفاده از یک لایه پیوند فلزی به عنوان یک لایه بازتاب نور مشخص می شوند. تولید نور .

برای تحقیق و توسعه فناوری بسته بندی LED با قدرت بالا ، این کشور به طور رسمی از این سرمایه گذاری پشتیبانی نکرده است و واحدهای تحقیقاتی داخلی به ندرت مداخله می کنند. قدرت سرمایه گذاری و تحقیق (نیروی انسانی و منابع مالی) شرکت های بسته بندی هنوز کافی نیست ، و این یک توسعه ضعیف داخلی از فناوری بسته بندی است. سطح فنی بسته بندی هنوز کاملاً متفاوت از سطح کشورهای خارجی است.