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Bis zum Ende des Problems gibt es
1, LED High-Power-Chip
Um High-Power LED-Geräten, müssen wir bereiten einen geeigneten Hochleistungs-LED-Chips. Internationale High-Power LED-Chips sind in der Regel die Methode der Herstellung der folgenden Kategorien:
① Zunahme der Größe Frankreichs. Einzel-LED durch eine Erhöhung der effektiven emittierenden Fläche und Größe, woraufhin der Strom durch die Schicht der gleichmäßigen Verteilung der TCL, um die gewünschte Lichtstrom erreichen. Eine einfache Erhöhung der Licht-emittierenden Bereich kann nicht die Lösung des Problems Wärme und das Licht Problem und kann nicht zu dem gewünschten Lichtstrom und praktische Anwendungen.
② Silizium-Backplane-Flip-Methode. Zunächst wurde die eutektische Lot für großformatige LED-Chips hergestellt, während die entsprechende Größe der Silizium-Substrat hergestellt und in der Silizium-Backplane für Gold eutektische Lot mit leitfähigen Schicht hergestellt und führt zu leitenden Schicht (Ultraschall-Gold Kugelgelenke) wird die Wiederverwendung eutektischen Schweißanlagen großformatige LED-Chips werden gemeinsam mit dem Silizium-Substrat verschweißt. Diese Struktur ist sinnvoll, beide als die Ausgabe und unter Berücksichtigung der Licht Wärmeableitung Problem, das die Mainstream-High-Power-LED in der Produktion ist.
Lumileds, den Vereinigten Staaten im Jahr 2001 entwickelte eine Macht-Flip-Chip AlGaInN (FCLED)-Struktur, ist das Herstellungsverfahren: Erstens, hinterlegt der Spitze P-Typ epitaktischen GaN Film auf der NiAu Schichten dicker als 500A, für ohmschen Kontakt und zurück Reflexion, und dann weg Radierung von Maske P-Typ-Layer-und Multi-Quantum-Well aktive Schicht ausgewählt, Aussetzen der N-leitende Schicht, durch Ablagerung, Radierung auf N-Typ ohmschen Kontakt zu bilden, ist die Chipgröße 1mm x 1mm, P-Typ ohmscher Kontakt ist quadratisch, N-Typ-ohmscher Kontakt in einem Kamm, würde dies reduzieren den aktuellen Ausbau der Strecke, um die Ausbreitung zu minimieren, dann AlGaInN Metall Flip-Chip-Lötkontakthügel dass Antistatik-Schutz-Dioden (ESD) hat Silizium-Träger.
③ Fliesenboden Flip-Methode. Erster Einsatz von LED-Chips Allzweck-Geräte mit geeigneten eutektischen Schweißen vorbereitet Elektrode Struktur der großen aus dem hellen Bereich des LED-Chips und der entsprechenden keramischen Boden-und keramischen Boden auf die Herstellung eines eutektische Lot leitende Schicht und führt zu der leitfähigen Schicht, dann mit eutektische Lot Ausrüstung wird großformatige LED-Chips und keramischen Boden zusammengeschweißt werden. Diese Struktur nicht nur als das Problem der Licht Problem unter Berücksichtigung der Wärme und keramischen Boden mit Keramikplatten für hohe Wärmeleitfähigkeit, ist die thermische Wirkung sehr gut, der Preis ist relativ gering, so besser geeignet für das laufende Bodenmaterial und für die Zukunft integrierte Schaltung Verpackung integriert Reserve Raum.
④ Saphir Übergang Methode. Nach der traditionellen Methode der Chipherstellung InGaN auf Saphir gewachsen PN-Übergang, wird es abgeschnitten Saphir-Substrat, dann ist die traditionelle Vier-Verbindung Materialien schaffen eine untere Elektrode Struktur der Größe blauen LED-Chips.
⑤ AlGaInN Siliziumkarbid (SiC) auf der Rückseite des optischen Methode. Cree ist der einzige US-Firma SiC-Substrate hergestellt hohe Helligkeit LED-Hersteller AlGaInN den letzten Jahren die Produktion von AlGaInN / Sica Chip-Architekturen weiter zu verbessern, die Erhöhung der Helligkeit. Da P-Typ-und N-Typ-Elektroden in den Boden befanden und oben auf dem Chip, mit einer einzigen Drahtbonden, bessere Verträglichkeit, einfach zu bedienen, wäre es eine andere Mainstream AlGaInNLED Entwicklung werden.
2, Typ Power-Paket
HP Power LED begann das Unternehmen im 20. Jahrhundert, Anfang der 90er Jahre startete die "Piranhas" Paket-Struktur LED, das Unternehmen im Jahr 1994 ins Leben gerufen verbessert die "SnapLED" Es gibt zwei aktuelle bzw. 70mA und 150mA, Antriebsleistung bis zu 0,3 W. Power LED Leistungsaufnahme als der ursprüngliche Frame-Typ LED-Paket mehrmals die Eingangsleistung erhöht, thermische Beständigkeit auf einen Bruchteil des Originals. Watt Power LED Leuchtmittel ist der Kern der Zukunft, so der weltweit größten Energie-Unternehmen investiert viel Watt LED Verpackungstechnik Forschung und Entwicklung haben.
High-Power LED-Chip und Package, um die Richtung der Entwicklung in den hohen Strom erzeugt wird, von 10 bis 20 als φ5mmLED Zeiten der Fluss, wir effektive Kühlung und der Verschlechterung der Verpackungsmaterialien verabschieden müssen lösen nicht das Problem der schlechten Licht, also Schale und Verpackung ist der Schlüssel Technologie kann zur Zeit standhalten ein paar Watt Power-LED-Paket entstanden. 5W Serie von weiß, grün, blau, grün, blau LED-Typ aus dem Markt im Frühjahr 2003, die weiße LED's Lichtleistung von 187lm, Lichtausbeute 44.3lm / W. Derzeit entwickelt, 10W LED widerstehen, mit einer großen Fläche des Chips ist die Größe 2,5 mm × 2,5 mm, die laufenden Arbeiten im 5A, die Lichtleistung der 200lm.
Luxeon LED-Serie ist zu sterben AlGaInN Macht Flip-Flip-Chip-Bonden mit Lotbumps in der Silizium-Träger, und füllen Sie dann das Flip-Chip-Bonden von Silizium Träger Liner und Rohrbündel-Last, die Anleihe-Blei-Verkapselung. Dieses Paket von Licht Extraktionseffizienz, thermische Leistung und erhöhen die Stromdichte sollen am besten funktionieren.
In der Anwendung kann Produkt in einem Sandwich mit Metallkern PCB Aluminiumplatte montiert, um eine Leistungsdichte von Typ LED, Leiterplatte Layout Form wie das Gerät verwenden Elektroden befestigt verpackt werden, kann laminiert Aluminium als Thermofutter verwendet werden erhalten einen höheren Lichtstrom und dem photoelektrischen Wirkungsgrad. Darüber hinaus ist das verpackte SMD-LED Größe sehr klein, flexibel kombiniert werden, um modulare, Lichtleiterplatte Art bilden, konzentrieren, und andere bunte reflektierende Beleuchtung.
Ultra-High-Brightness als Lichtquelle leuchtet und andere unterstützende Applikationen, in der Regel eine Vielzahl von Multiple Φ5mm Paket in Schwarzweiß montiert und Weißlicht-LED LED-Lampe auf eine Lampe Panel oder Standard, die Nutzungsdauer von 10.000.000 Stunden. Es wurde im Jahr 2000 darauf hingewiesen, Φ5mm 6000h weiße LED Werkes, seine Intensität auf die Hälfte des ursprünglichen reduziert worden. In der Tat, die Verwendung von weißen LED-Array Φ5mm lichtemittierenden Einrichtung, kann sein Leben nur 5000h. Verschiedene Farben der LED Dämpfung bei unterschiedlichen Drehzahlen, die langsamste von ihnen rot, blau, grün Zentrum, weiß am schnellsten. Als Φ5mm Paket nur für den ursprünglichen LED-Leuchten, das Paket thermische Beständigkeit bis 300 ℃ / W, nicht ausreichend Wärme, so dass LED-Chip Temperatur, Licht Dämpfung durch das Gerät verursachte beschleunigen. Darüber hinaus wird das Epoxidharz gelb Lichtleistung auch verringern. High-Power in den hohen Strom weiße LED LED produziert mehr als Φ5mm 10 bis 20-fache des Flusses ist, muss sie effiziente thermische Design und die Verwendung von Nicht-Verschlechterung der Verpackungsmaterialien um das Problem der schlechten Licht, Shell und High-Power LED-Paket lösen entwickelt worden sein Eine der wichtigsten Technologien. Die neue LED-basierenden Verpackungsdesign hauptsächlich in zwei Kategorien, eine für Single-Chip-Power-Paket Typ gruppiert, und die andere für den Multi-Chip-Power-Paket Typ.
(1) Single-Chip-Power-Typ LED-Paket
Lumileds, 1998, entwickelten die Vereinigten Staaten eine Reihe von Hochleistungs-Luxeon LED Chip-Packaging-Struktur, diese Macht Single-Chip-LED-Paket-Struktur mit der herkömmlichen Struktur Paket Φ5mmLED ganz anders, es ist ein positives Licht LED-Chip aufgelötet direkt an die Thermofutter oder auf der Rückseite des LED-Licht, das erste Flip-Chip-Lötkontakthügel auf Silizium mit einem Träger, und dann das Schweißen Thermofutter in, so dass große Bereiche des Chips in hohen Strom verbesserten thermischen Eigenschaften zu arbeiten. Dieses Paket für die leichte Entnahme Effizienz, thermische Leistung und das Design der Stromdichte ist die beste, und ihre wichtigsten Merkmale sind:
① niedrigen thermischen Widerstand.
Traditionelle Epoxidharz vergossen hohe hohe thermische Beständigkeit, und das neue Paket Struktur des thermischen Widerstandes ist in der Regel nur 14 ℃ / W, kann zu den herkömmlichen LED's 1 / 20 reduziert werden.
② hohe Zuverlässigkeit. Die Stabilität der inneren flexiblen Gel in der 40 ~ 120 ℃ gefüllt, wird es nicht zu einem Ergebnis führen plötzlichen Veränderungen in der Temperatur im Rahmen des Stress führen zu Gold-und abgeschaltet. Mit dieser Silikon-Gummi Dichtungsmaterial für optische Kopplung wird nicht gelb wie eine gewöhnliche optische Phänomene aus Epoxidharz-, Metall-Leiterrahmen und keine Flecken durch Oxydation.
③ die beste Reflektor und Linse Tasse Design Strahlung Kontrolle, dem höchsten optischen Wirkungsgrad. Bei der Anwendung, sie in einem Sandwich-Platte mit Aluminium montiert werden können (Aluminium Leiterplatte), die Leiterplatte als angeschlossene Geräte Verdrahtung Elektroden, Aluminium-Sandwich kann als eine Art Macht handeln LED Thermofutter. Dies wird nicht nur erhalten höhere Fluss, sondern hat auch einen hohen photoelektrischen Umwandlung Effizienz.
Single-Chip-W-Klasse-LED wurde erstmals von Lumileds im Jahr 1998 verwendet, startete das Unternehmen LuxeonLED, die Eigenschaften der Package-Struktur in Form von thermischer Isolierung verwendet wird, gelötet der Flip-Chip-Träger direkt an das Silicium-Futter auf den Herd, und verwenden Reflektor, optische Linse und flexiblen durchsichtigen Kunststoff und anderen neuen Strukturen und neuen Materialien ist nun für Single-Chip-1W, 3W und 5W High Power LED-Produkte zur Verfügung. OSRAM im Jahr 2003 begonnene Reihe von GoldenDragon Single-Chip-LED, ist seine Struktur, die durch thermische Futter in direktem Kontakt mit dem Metall Platine hat eine gute Wärmeableitung und Leistungsaufnahme bis zu 1 W gekennzeichnet.
(2) Macht Typ LED-Paket Multi-Chip-Portfolio
Durchmesser Aluminiumsubstrat hexagonalen 3.175cm (1,25 Zoll), Licht-emittierende Fläche ist in seiner zentralen Lage befindet, Durchmesser von etwa 0.9525cm (0,375 Zoll), 40 LED-Chips unterbringen. Gefüttert mit Aluminium als Wärme und machen Drahtbonden den Chip auf dem Substrat durch die beiden Berührungspunkte mit den positiven und negativen Verbindungen hergestellt. Abhängig von der gewünschten Ausgangsleistung zur Bestimmung der Größe des Stempels auf der Oberseite des Substrats die Anzahl der Kombi-Pakete, einschließlich High-Brightness Chip AlGaInN und AlGaInP, ihre Emission monochrom, Farbe (RGB), weiß (aus den drei RGB werden können Synthese oder durch die Farbe Blau und Gelb binären Synthese). Schließlich werden mit Hilfe von Materialien mit hohem Brechungsindex, die Form des optischen Design-Paket, nicht nur das Licht Extraktion Effizienz, sondern auch zur Bindung der Chip und das Blei geschützt. 40-AlGaInP (AS) Chip-Portfolio von Lumen LED Verpackung Effizienz 20lm / W. RGB drei Grundfarben mit einer Kombination aus synthetischen weißen Paket-Modul, wenn das Mischungsverhältnis von 0:43 (R) 0.48 (G): 0,009 (B), der Fluss in der Regel 100lm, CCT Standard Farbtemperatur von 4420K ist die Farbkoordinaten x als 0,3612, y 0,3529. Dies zeigt, dass die herkömmliche Kombination aus Chip-Package für hohe Leistungsdichte Typ Helligkeit kann ein höheres Niveau erreichen LED mit niedrigem thermischen Widerstand, kann unter hohen Strom und eine hohe optische Ausgangsleistung Merkmale zu arbeiten.
Kombination von High-Power Multi-Chip-Paket, LED, seine Struktur und Paket mehr. UOE US-Markteinführung im Jahr 2001 Multi-Chip Package Norlux Serie Kombination von LED, ist die Struktur als Substrat von hexagonalen Aluminium verwendet. LaninaCeramics im Jahr 2003 mit dem Unternehmen die einzigartige Niedertemperatur-Sintern Keramiksubstrat Metall (LTCC-M)-Technologie für High-Power LED-Arrays verpackt ins Leben gerufen. Panasonic startete im Jahr 2003 von den 64 High-Power-Chip-verpackte weiße LED. Nichia eingeführt im Jahr 2003 hohe Helligkeit weiße LED, der Lichtstrom von bis zu 600lm, 1000lm Ausgang Balken, den Stromverbrauch von 30W, maximale Eingangsleistung von 50W, weiß LED-Modul Lichtausbeute von 33lm / W. Taiwan, China UEC (NL) Metallbindung Unternehmen (MetalBonding) MB technische Paket wird durch eine Reihe von High-Power LED mit Si statt GaAs-Substrat, kühlende Wirkung, und das Metall Haftschicht als Licht reflektierende Schicht, erhöhen dadurch gekennzeichnet, Lichtleistung.
Thermische Eigenschaften der Macht Typ LED direkten Einfluss auf die Betriebstemperatur, Lichtausbeute, Emissionswellenlänge, Lebensdauer LED und so also LED-Chip vom Typ Packaging Design, Fertigungstechnik ist sehr wichtig.
High-Power LED-Paket wichtigsten Fragen betrachtet werden:
① Hitze. Kühlgerät für Macht Typ LED ist kritisch. Wenn die aktuelle erzeugte Wärme kann nicht in einer angemessenen Weise auf die Sperrschichttemperatur von PN-Übergang innerhalb des zulässigen Bereich zu halten vergossen werden, nicht in der Lage, eine stabile Lichtleistung zu erhalten und zu pflegen den normalen Lebensdauer des Gerätes.
Häufig verwendete Materialien in der Wärmeleitfähigkeit von Silber in der höchsten, aber die hohen Kosten für Silber, nicht geeignet für Allzweck-Kühlkörper. In der Nähe der Wärmeleitfähigkeit von Kupfer, Silber, und ihre Kosten zu senken als die Banken. Obwohl die Wärmeleitfähigkeit von Aluminium ist niedriger als Kupfer, aber ihre Gesamtkosten niedrig ist, ist förderlich für Großserienfertigung.
Durch experimentelle Vergleich fand ein angemessener Ansatz ist: Anschluss der Chip ist Teil Kupfer oder Silber basierende Thermofutter und dann auf das thermische Futter Aluminiumheizkörper verbunden mit Leiterrahmen thermische Struktur, die Verwendung von Kupfer oder Silber, die hohe Wärmeleitfähigkeit die Hitze vom Chip erzeugte effizient auf die Aluminium-Heizkörper, Aluminiumheizkörper übergeben und durch die Schuppen der Wärme (oder Wärmeleitung durch die Luft werfen.) Dieser Ansatz hat den Vorteile sind: kostengünstige voller Berücksichtigung der Heizkörper, der Heizkörper wird mit verschiedenen Merkmalen, so Kostenkontrolle und eine effiziente Wärmeableitung und zu rationalisieren kombiniert werden.
Darauf hingewiesen, dass: Verbinden Kupfer Chip Thermofutter Materialauswahl ist sehr wichtig, LED-Chip-Industrie häufig verwendete Verbindungen Kunststoff für das Silber. Doch nach einer Studie festgestellt, dass der thermische Widerstand Silberpaste 10 ~ 25W / (m · K), wenn mit silbernem Kunststoff als Material des Steckers, ist gleichbedeutend mit künstlich zwischen dem Chip und Thermofutter mit einem thermischen Widerstand. Darüber hinaus die silberne Kunststoff Epoxidharzmatrix innerhalb der Grundstruktur der Wärmeleitfähigkeit von gehärteten + Amalgamfüllung Struktur, hohe thermische Beständigkeit dieser Struktur und der TG Punkt niedriger ist, das Gerät ist thermischen und physikalischen Eigenschaften der Stabilität des äußerst ungünstig. Herangehensweise an dieses Problem zu lösen: das Stück Lötzinn und Wärme als das Korn Material entlang der Verbindung zwischen [der Wärmeleitfähigkeit von Zinn-67W / (m · K)], kann eine ideale thermische Effekte (thermischer Widerstand von etwa 16 ℃ / W). Die thermische Wirkung von Zinn und Silber physikalischen Eigenschaften weit überlegen Kunststoff.
② das Licht. Die herkömmlichen LED-Gerät Pakete können nur die Chips auf ca. 50% der ausgegebenen Energie-, Halbleiter-und schloss die Differenz zwischen dem größeren Brechungsindex von Epoxidharz, was der kritische Winkel der Totalreflexion im Inneren des kleinen, leichten durch die aktive Schicht nur dann erzeugt kleiner Teil entfernt wird, das meiste Licht im Inneren des Chips wurden von den mehrfachen Reflexionen, die Ultra-High Brightness LED-Chips auf Ursachen von ineffizienten Licht nehmen ist aufgegangen. Wie interne Reflexion verschiedener Materialien, 50% der Lichtreflexion zu verwenden verbrauchen, ist der Schlüssel Koeffizient Design.
Flip-Chip-Technologie von (FlipChip) kann mit den herkömmlichen LED-Chip-Packaging-Technologie für eine effizientere das Licht verglichen werden. Allerdings, wenn Sie sagen, dass die Chip-Licht-emittierenden Schicht und der Elektrode unterhalb der reflektierenden Schicht auf den Anstieg der Verschwendung von Energie zu reflektieren, führt zum Verlust von etwa 8% des Lichtes durch, so muss das Material in der unteren Reflektor erhöht werden. Chips auf der Seite des Lichts muss auch verarbeitet mit Thermofutter Methode Spiegel, ein Anstieg von der optischen Einrichtung werden. Und die Saphir-Substrat in Flip-Chip-optischen Teil und Epoxidharz mit einer Schicht aus Silikon-Material Oberfläche kombiniert sollte hinzugefügt, um den Brechungsindex des optischen Chips zu verbessern.
Nach der Verbesserung der optischen Verpackungstechnik, LED High-Power-Geräte erheblich verbessern kann die Rate der Ausgang Licht (Lichtstrom). High-Power LED-Geräte an der Spitze der optischen Linse Design ist auch sehr wichtig, ist die übliche Praxis: Herstellung von optischen Linsen-Design sollte die vollständige Berücksichtigung der letzten Beleuchtung des optischen Design-Anforderungen zu nehmen, so weit wie möglich mit der Anwendung der optischen Anforderungen der Lichtplanung.
konvex, konkav Kegel-Objektiv, sphärische Linse, Fresnel-Linse und Objektiv-Kombination und so weiter: Häufig in Linsenform verwendet. Objektiv mit Hochleistungs-LED-Geräte montiert der ideale Ansatz ist die hermetische Paket zu nehmen, wenn durch die Linse Form beschränkt, sondern auch semi-hermetische Paket kann entnommen werden. Lens Material sollte hohe Durchlässigkeit Glas oder Acryl und anderen synthetischen Materialien ausgewählt werden, kann die herkömmliche Epoxidharz auch modulares Paket, mit den prinzipiellen Aufbau Sekundärkühlkreislauf gekoppelt erreicht werden kann genutzt werden, um die Geschwindigkeit des Lichts Wirkung zu verbessern.
3, LED den Fortschritt der Macht Typ
Entwicklung von Kraft-Typ LED 60 begann in der Mitte des 20. Jahrhunderts, Infrarot der GaAs-Lichtquelle, wegen seiner hohen Zuverlässigkeit, geringe Größe, geringes Gewicht, kann bei niedriger Spannung zu arbeiten, so ist es zunächst in militärischen Nachtsichtgeräten verwendet, um das Original zu ersetzen Einige Glühlampen, 20. Jahrhundert, 80 InGaAsP / InP doppelt Heteroübergang Infrarot-Lichtquelle ist in einigen speziellen Prüfgeräten verwendet, um die sperrigen, kurze Lebensdauer der Xenon-Lampe zu ersetzen.
Die Infrarot-Lichtquelle der DC Betriebsstrom bis zu 1A, die Arbeit der Stromimpuls von bis zu 24A. Infrarot-Lichtquelle frühen Stadium einer Leistung Typ LED, aber es hat sich so weit entwickelt, ständig aktualisieren Produkte, mehr weit, und die Art der LED Lichtleistung werden kann die technische Grundlage für die Entwicklung von vererbbar sein.
Im Jahr 1991, rot, orange, gelb bis AlGaInP-basierten LED's praktische Power LED-Anwendungen von innen machen, um im Freien, erfolgreich in einer Vielzahl von Ampeln, Auto-Rückleuchten, Blinker und Outdoor-Informationen Anzeige verwendet. Blaue und grüne hohe Helligkeit LED's AlGaInN erfolgreich entwickelt, um extrem hohe Helligkeit LED-Basis realisieren Farbdruck, sondern auch für Ultra-High Brightness LED-Beleuchtung ist ein weiteres neues Feld Entwicklung, mit LED-Leuchten zu ersetzen Glühlampen und solide traditionellen Leuchtstofflampe LED-Beleuchtung hat sich zu einem Entwicklungsziel. Daher leuchtet die Power-Typ R & D und der Industrialisierung wird eine weitere wichtige Richtung für die zukünftige Entwicklung sein, der Schlüssel ist die ständige Verbesserung der technischen Effizienz und jedes Licht emittierende Vorrichtungen (Komponenten) des Flusses. Power LED Typ epitaktischen Materialien in Epitaxie-Technologie mit MOCVD-und Multi-Quantum-Well-Struktur verwendet, obwohl die interne Quanteneffiz
