LED (light emitting diode) is de internationale opkomende strategische industrie concurrentie hot spots geworden. In de LED-industrieketen omvat de stroomopwaartse substraatmaterialen, epitaxiale, chipontwerp en -productie, midstream covers verpakkings technologie, apparatuur en testtechnologie, stroomafwaartse LED display, verlichting en verlichtingsapplicaties. Op dit moment is het belangrijkste gebruik van de blauwe LED + gele fosfor technologie voor het bereiken van high power witte LED, dat wil zeggen via het blauwe LED-onderdeel van het blauwe licht, om YAG (yttrium aluminium granaat) geel fosfor uitstralende geel te stimuleren en Het andere deel van het blauwe licht dat door de fosfor wordt uitgezonden, De gele fosfor geeft geel licht en combineert het blauwe licht om wit licht te krijgen. Blu-ray LED-chip uitgegeven door het blauwe licht door de coating rond de gele fosfor, is de fosfor onderdeel van het blauwe licht na het uitstralen van geel licht, blauw licht spectrum en geel licht spectrum overlap na de vorming van wit licht.
High-power LED-verpakking als een belangrijke koppeling in de industriële keten is het bevorderen van de halfgeleiderverlichting en display naar de praktische kernproductietechnologie. Alleen door de ontwikkeling van lage thermische weerstand, hoge efficiëntie en hoge betrouwbaarheid van LED-verpakkings- en productietechnologie, de LED-chip voor goede mechanische en elektrische bescherming, verminderen de mechanische, elektrische, thermische, natte en andere externe factoren op de chipprestatie, Chip stabiel en betrouwbaar werk om efficiënte en duurzame high-performance verlichting en display te leveren, LED-specifieke energiebesparende voordelen, en het bevorderen van de goede ontwikkeling van de halfgeleider- en displayindustrieketens. In het licht van de betrokken buitenlandse bedrijven voor de belangen van de marktoverwegingen worden de relevante kerntechnologieën en -uitrusting blokkade maatregelen genomen, waardoor de ontwikkeling van onafhankelijke high-power LED-verpakkingstechnologie, met name witte LED-verpakkingsapparatuur, in de aanloop is. In dit document wordt het onderzoek en de toepassing van high power LED-verpakkingsvelden kort voorgesteld, de belangrijkste technische problemen in het proces van high-power LED-verpakkingen analyseren en samenvatten om de aandacht van de binnenlandse tegenhangers te trekken, power LED key technologie en apparatuur autonomie The
Verpakkingstechnologie speelt een belangrijke rol in LED-prestaties. LED verpakkingsmethoden, materialen, structuur en proces selectie, voornamelijk door de chip structuur, foto-elektrische / mechanische eigenschappen, specifieke applicatie en kosten factoren zoals de beslissing. Met de toename van de kracht, met name de ontwikkeling van solide verlichtings technologiebehoeften, verlichten de LED-verpakking optische, thermische, elektrische en mechanische structuur nieuwe en hogere eisen. Om de thermische weerstand van de verpakking effectief te verminderen, moet u de efficiëntie van het licht verbeteren, u moet een nieuwe technische ideeën gebruiken om verpakkingsontwerp uit te voeren. Uit de procescompatibiliteit en de kosten van productie-oogpunt, moet het LED-pakketontwerp tegelijkertijd uitgevoerd worden met het chipontwerp, dat wil zeggen dat het chipontwerp rekening moet houden met de verpakkingstructuur en -proces. Huidige stroom LED-pakketstructuur van de belangrijkste trends zijn: klein formaat, thermische weerstand minimalisatie van het apparaat, platte patch, bestand tegen de hoogste kruisingstemperatuur, enkele lichtstroom maximalisatie; Het doel is om de lichtstroom te verbeteren, licht efficiëntie, lichtverlies te verminderen. Fout, falencijfer, verhoogde consistentie en betrouwbaarheid. Specifiek, de belangrijkste technologieën van high-power LED-verpakking zijn: thermische dispersie technologie, optische design technologie, structurele ontwerptechnologie, fosfor coating technologie, eutectische lassen technologie.
1, C ooling technologie
De algemene knoop temperatuur kan niet meer dan 120 ℃ , zelfs LumiLEDs, Nichia, CREE, enz. Geïntroduceerd het nieuwste apparaat, de maximale knooppunt temperatuur kan nog steeds niet meer dan 1500 ℃. Dus het thermische stralingseffect van LED-apparaten kan verwaarloosbaar zijn, warmtegeleiding en convectie is de belangrijkste manier van LED-warmteafvoer. In het thermische ontwerp van de warmtegeleidingsaspecten, omdat de warmte van de LED-pakketmodule eerst naar de radiator leidt. Dus het bindmateriaal, het substraat is de sleutel tot LED-koeltechnologie.
Bonding materialen omvatten voornamelijk thermische plastic, geleidende zilverpasta en legering soldeer drie belangrijkste manieren. De geleidende pasta is een soort samengesteld materiaal dat wordt gevormd door zilverpoeder in de epoxyhars toe te voegen en het lijm wordt verhard door een aantal hoge thermische geleidbaarheidsfiller, zoals SiC, A1N, A12O3, SiO2, enz. Toe te voegen om zijn thermische geleidbaarheid te verbeteren . De temperatuur is over het algemeen lager dan 200 ° C , heeft een goede thermische geleidbaarheid, bindingsprestatie en betrouwbaar, maar de zilverabsorptie van het licht is relatief groot, wat resulteert in verminderde licht-efficiëntie.
Het substraat omvat voornamelijk keramisch substraat, keramisch substraat en composiet substraat drie hoofdwegen. Keramische substraten zijn voornamelijk LTCC-substraten en AIN-substraten. LTCC-substraat is makkelijk te vormen, eenvoudig proces, lage kosten en makkelijk om verschillende vormen te maken en vele andere voordelen; Al en Cu zijn LED-verpakkingssubstraat, uitstekend materiaal, door de geleidbaarheid van metalen materialen, om zijn oppervlaktes isolatie te maken, vaak door geanodiseerd om een dunne isolerende laag op zijn oppervlak te vormen. Metaalbasis composietmaterialen zijn voornamelijk Cu-gebaseerde composietmaterialen, Al-gebaseerde composietmaterialen. Occhionero et al. Verkende het gebruik van AlSiC in flipchip, opto-elektronische apparaten, krachtapparaten en high-power LED thermische substraten, en de toevoeging van pyrolytische grafiet aan AlSiC voldoet ook aan de vereisten voor hogere warmteafvoer. De toekomst van het samengestelde substraat is voornamelijk vijf soorten: monolithische circuits koolstofhoudende materialen, metaalmatrixcomposieten, polymeermatrixcomposieten, koolstofcomposieten en geavanceerde metaallegeringen.
Daarnaast is de verpakking interface op de thermische weerstand ook geweldig, de sleutel om het LED-pakket te verbeteren is om de interface- en interfacecontact thermische weerstand te verminderen, de warmtedissipatie te verbeteren. Daarom is de keuze van thermisch interface materiaal tussen de chip en het warmteafvoer substraat erg belangrijk. Het gebruik van lage temperatuur of eutectische soldeer, soldeerpasta of binnen de nanodeeltjes van geleidend lijm als thermisch koppelmateriaal kan de thermische weerstand van de interface sterk verminderen.
2, O ptische ontwerptechnologie
Het optische ontwerp van het LED-pakket bevat zowel optisch ontwerp als extern optisch ontwerp.
De volgende zijn hetzelfde als de "
De sleutel tot het optische ontwerp is de keuze en toepassing van potten. Bij de keuze van potten, die zijn hoge doorlatendheid, hoge brekingsindex, goede thermische stabiliteit, goede vloeibaarheid, makkelijk te sprayen vereist. Om de betrouwbaarheid van de LED-verpakking te verbeteren, heeft het ook nodig om te potten met een lage vochtopname, lage spanning, temperatuur en milieubescherming en andere eigenschappen. Veel gebruikte potten omvatten epoxy en siliconen. Onder hen heeft de silicagel een hoge lichtdoorlatendheid (zichtbare lichtdoorlatendheid groter dan 99%), hoge brekingsindex (1,4 ~ 1,5), goede thermische stabiliteit (bestand tegen 200 ° C hoge temperatuur), lage spanning (Young's modulus Low), lage vochtabsorptie (minder dan 0,2%) en andere eigenschappen, aanzienlijk beter dan epoxyhars, in high-power LED-verpakking is veel gebruikt. Maar de silicagel prestatie door de omgevingstemperatuur groter effect, waardoor de LED licht efficiëntie en lichtintensiteit verdeling, zodat het silicagel voorbereiding proces te verbeteren.
Extern optisch ontwerp verwijst naar de convergentie van lichtbundel, vormend, om een uniforme verdeling van de lichtintensiteit van het lichtveld te vormen. Voornamelijk inclusief reflecterende condensorbekersontwerp (primaire optische) en kunststoflensontwerp (secundaire optica), de matrixmodule, omvat ook de chip-arrayverdeling. De lens wordt vaak gebruikt in de vorm van een convexe lens, concave lens, bolvormige Fresnel lens, modulaire lens, lens en high power LED assemblage methode kan worden gebruikt in luchtdichte en semi-luchtdichte verpakking. In de afgelopen jaren, met de verdieping van het onderzoek, rekening houdend met de integratiebehoeften na verpakking, voor de straalvormende lens met behulp van een microlens array, kan microlens array in het optische pad een tweedimensionale parallelle convergentie, vorming, collimatie en zo verder spelen , Het heeft de voordelen van hoge opstelling nauwkeurigheid, makkelijke fabricage en gemakkelijk koppeling met andere vlakke apparaten. Het onderzoek laat zien dat het gebruik van diffractieve microlens array in plaats van gewone lens of Fresnel microlens de balkkwaliteit aanzienlijk kan verbeteren en de intensiteit van het uitgaande licht verbeteren, LED is de meest veelbelovende nieuwe technologie voor beam shaping.
3, LED-pakketstructuur
LED-verpakkingstechnologie en -structuur heeft een lood-type, power-based verpakking, SMD (SMD), direct geladen (COB) -chip direct in vier fasen.
4, P hosphor coating technologie
Lichte omzettingsstructuur, dat wil zeggen fosforbekledingsstructuur, voornamelijk voor witte LED-verlichtingstechnologie, het doel is een LED-chip die wordt afgegeven door de kortere golflengte van licht in complementaire (kleur complementaire witte licht) lange golflengte van licht.
Op dit moment zijn er drie manieren om wit licht te produceren met fosfor: blauwe LED met geel fosfor; blauwe LED met rode, groene fosfor; UV-LED met rode, groene en blauwe fosfor. Een van de commerciële witte LED's is meestal blauw LED met geel fosfor single chip type, blauwe LED met rode, groene fosfor witte weg alleen in Osram, Lumileds en andere bedrijven gemeld op het octrooi, maar nog steeds niet gekommercialiseerde Producten verschijnen en UV- LED met drie-kleur fosfor is nog steeds in de ontwikkeling van de weg. De voor- en nadelen van verschillende fosforen om witte LED te produceren, worden in de volgende tabel weergegeven.
Bestaande coatingmethoden, zoals hieronder getoond, hebben hun voor- en nadelen. Momenteel wordt veel gebruikt in de fosforcoating methode om de fosfor en potting te mengen, en dan direct op de chip. Aangezien het moeilijk is om de dikte en vorm van de coating van de fosfor nauwkeurig te beheersen, valt de kleur van het uitgaande licht niet overeen met het optreden van gedeeltelijk blauw of vergeling. GE's onderzoek door Arik et al. Toont dat de fosfor direct op de chip wordt bedekt, wat resulteert in een stijging van de fosfortemperatuur, waardoor de kwantumefficiëntie van de fosfor wordt verminderd en de omzettingsefficiëntie van het pakket ernstig beïnvloedt.
En op basis van het coatingproces van de conforme coating technologie kan een uniforme coating van fosfor worden bereikt, waardoor de uniformiteit van de lichte kleur wordt gewaarborgd. Maar deze technologie is moeilijk, en een groot deel van het blauwe licht dat door de LED direct door de fosforlaag wordt uitgezonden, wordt teruggekomen naar de chip, die direct door de chip wordt geabsorbeerd, waardoor de licht-efficiëntie ernstig wordt beïnvloed. Yamada, Narendran, enz. Bleek dat de backscattering kenmerken van de fosfor 50% ~ 60% van het positieve incident licht achteruitverstrooiing zullen maken.
Er is ook een bekledingsmethode waarbij de fosforlaag ver weg is van de LED-chip (bijvoorbeeld is de fosforlaag op de reflecterende kop of de astigmatische kop buiten de LED-chip), de hoeveelheid licht die door de fosforlaag wordt geabsorbeerd teruggekeerd naar de chip kan drastisch worden verminderd, waardoor de licht-efficiëntie wordt verbeterd. Bovendien, aangezien de fosforlaag niet in direct contact staat met de chip, wordt de warmte die door de chip wordt gegenereerd niet overgebracht naar de fosforlaag, waardoor de levensduur van de fosforlaag wordt verlengd. Onderzoekers van het Schlbert Institute of Technology, Schubert et al. Gevonden dat het gebruik van weg van het fosforcoatingproces het risico op warmtedissipatie van de chip kan verminderen, kan de LED-lichtsterkte met 7% tot 16% worden verhoogd. Sun Yat-sen Wang Gang, die ook een gerelateerde studie heeft uitgevoerd, tonen aan dat het gebruik van weg van de fosforcoating de fosforcoatingtemperatuur van ongeveer 16,8 ° kan verminderen , de efficiëntie van fosforconversie aanzienlijk verbeteren. Echter, ver van de coating methode heeft zijn tekortkomingen, omdat het gebruik van meer fosfor, fosforplaat productie en installatie proces is ook relatief complex en andere kosten overwegingen, kan de huidige niet veel worden bevorderd en industriële toepassingen.
Bovendien, You et al. Voorgesteld het gebruik van multi-layer fosforstructuur op basis van de optimalisatie van fosforcoating. De rode fosforlaag werd gescheiden van de gele fosforlaag en de gele fosfor werd op de rode fosfor geplaatst. De experimentele resultaten toonden aan. Zo'n fosforcoatingstructuur kan de wederzijdse absorptie tussen de fosforcoating verminderen, de verpakking lumen efficiëntie kan met 18% worden verbeterd.
5, E- techniek
Eutectische lastechnologie is een van de belangrijkste kerntechnologieën in high power LED flip chip verpakkingsproces. Eutectische lastechnologie in het LED-verpakkingsproces is de kern van het hitteprobleem en de voordelen van vaste kristalproblemen, en zal de toekomstige richting zijn van de toekomstige ontwikkeling van LED-verpakkingen. Eutectische legering heeft een lager smeltpunt dan de pure component, het smeltproces is simpel; eutectische legering heeft een betere vloeibaarheid dan puur metaal, dat de vorming van dendrieten kan voorkomen die de vloeistofstroom in de stolling belemmeren, waardoor de castingprestatie wordt verbeterd; eutectische legering Maar heeft ook een constante temperatuurovergangskarakteristieken (geen stollingstemperatuurbereik), kan casting defecten verminderen, zoals segregatie en krimping; geharde eutectische legering taaiheid (dicht bij de taaiheid van metaal), moet niet breken; eutectische solidificatie kan een verscheidenheid van vormen zijn. Van de microstructuur, in het bijzonder de regelmatige opstelling van lamellaire of staaf eutectische structuur, kan een uitstekende prestatie in situ composietmaterialen zijn. Juist omdat eutectic zo veel voordelen heeft, moet het gebruik van eutectisch proces om het LED-pakket te produceren de impedantie verminderen en de voordelen van warmtegeleidingsefficiëntie verbeteren.
Warme producten: bewegende sensor lineaire lamp , 150W power high bay , tri-proof LED lamp , LED mining lamp , 120cm lineaire high bay , LED groei lamp
