LED芯片技術(shù)的發(fā)展關(guān)鍵在于基底材料和晶圓生長技術(shù)。基底材料除了傳統(tǒng)的藍寶石材料、硅(Si)、碳化硅(SiC)以外,氧化鋅(ZnO)和氮化鎵(GaN)等也是當前研究的焦點。無論是重點照明和整體照明的大功率芯片,還是用于裝飾照明和一些簡單輔助照明的小功率芯片,技術(shù)提升的關(guān)鍵均圍繞如何研發(fā)出更高效率、更穩(wěn)定的芯片。因此,提高LED芯片的效率成為提升LED照明整體技術(shù)指標的關(guān)鍵。近些年,借助芯片結(jié)構(gòu)、表面粗化、多量子阱結(jié)構(gòu)設計等一系列技術(shù)的改進,LED在發(fā)光效率方面獲得重大突破。隨著該技術(shù)的不斷成熟,LED量子效率將會得到進一步的提高,未來LED芯片的發(fā)光效率也會隨之攀升。
封裝技術(shù)
在LED產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中,封裝和應用位于產(chǎn)業(yè)鏈中下游,完成將LED產(chǎn)品由芯片向管芯(Diode)及器件轉(zhuǎn)變并**終實現(xiàn)照明應用產(chǎn)品,是LED產(chǎn)品作為半導體照明光源真正進入市場并取代傳統(tǒng)照明光源的直接環(huán)節(jié)。LED封裝技術(shù)借鑒了分立器件封裝技術(shù),并有很大的特殊性,即除了常規(guī)的電氣互連和機械性保護以確保管芯正常工作的同時,更強調(diào)光學、熱學方面的設計創(chuàng)新和技術(shù)要求。熱學、光學、電學方面的技術(shù)進步必然要求具有更優(yōu)良熱學性能、光學性能以及電學性能的高性能、新型封裝材料的出現(xiàn)。而作為具體的應用方案,也要求人們提出更好、更優(yōu)、更具有創(chuàng)新精神的新的封裝格式。可以說LED封裝技術(shù)的進步,必須綜合考慮相關(guān)領(lǐng)域材料特性、結(jié)構(gòu)性能以及彼此影響,是材料學、電學、光學、熱學的交叉領(lǐng)域研究課題。
目前在封裝技術(shù)中用得較多的是單顆芯片封裝和多芯片整合組件封裝兩種形式,并有正面出光封裝、倒裝LED、垂直結(jié)構(gòu)LED封裝等多種方案,三維封裝的思路和概念也被提出。
單顆芯片封裝是封裝技術(shù)中應用**多的,其主要的技術(shù)瓶頸在于芯片的良率、色溫的控制及熒光粉的涂敷技術(shù)等。多芯片整合組件是目前大功率LED組件**常見的另一種封裝形式,可區(qū)分為小功率和大功率芯片整合組件兩類,前者以六顆低功率芯片整合的1瓦大功率LED組件**典型,此類組件的優(yōu)勢在于成本較低,是目前不少大功率組件的主要制作途徑。大功率芯片通過優(yōu)化設計,可使**終產(chǎn)品的熱阻控制在每瓦3.1℃,同時可以驅(qū)動高達15瓦的高功率。該封裝的優(yōu)勢在于在很小的空間內(nèi)達到很高的光通量。
隨著LED芯片的功率密度越來越大,多芯片、大功率封裝需求會進一步增加。
模組技術(shù)
模組技術(shù)包括了LED光源、光源的排列組合以及驅(qū)動電源等。因LED正向工作時,LED正向電壓相對變化區(qū)域很小,為保證LED驅(qū)動電流的恒定也就是確保LED輸出功率的恒定。另外,調(diào)光設計也是目前驅(qū)動電路的主流設計之一,這在一些情景照明中應用較多,根據(jù)不同環(huán)境調(diào)配不同亮度,充分達到節(jié)能效果。目前驅(qū)動器的主要設計方向圍繞在提高電源功率因子、降低耗電量、提高控制精度及加快響應速度為主。除了驅(qū)動電源的設計之外,PCB布線及串并聯(lián)方式也是設計考慮。在實際應用中,LED模組在結(jié)構(gòu)方面和電子方面也存在很大的差異。
“芯片、器件、封裝與模組技術(shù)”分會將對以上各研究方向進行充分討論,并尋求解決方案。
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