Усъвършенствани съоръжения Ефективно производствоПрилагането на светодиоди за ултрависока яркост продължава да се разширява, като първо навлиза на пазара за специализирано осветление и преминава към общия пазар на осветление. Поради непрекъснатото увеличаване на входната мощност на LED чипове се поставят по-високи изисквания към технологията на опаковане на тези мощност LED. Технологията за опаковане със светодиодни опаковки трябва да отговаря на следните две изисквания: Първо, структурата на пакета трябва да има висока ефективност на извличане на светлина, и второ, топлинното съпротивление трябва да бъде възможно най-ниско, за да се гарантира фотоелектрическата производителност и надеждността на светодиода за захранване.
Ако като източник на осветление трябва да се използва полупроводников светодиод, светещият поток на конвенционален продукт е далеч от този на източник на светлина с общо предназначение, като нажежаема или флуоресцентна лампа. Ето защо, за да се развият светодиодите в областта на осветлението, ключът е да се повиши светлинната ефективност и светещия поток до нивото на съществуващите източници на осветление. Епитаксиалните материали, използвани за силови светодиоди, използват MOCVD епитаксиална технология за растеж и множество квантови структури на ямките. Въпреки че вътрешната квантова ефективност трябва да бъде подобрена, най-голямата пречка за получаване на висок светлинен поток е ниската ефективност на извличане на светлината на чипа. Съществуващата мощност LED дизайн приема нова структура за запояване на флип чип за подобряване на ефективността на извличане на светлината на чипа, подобряване на топлинните характеристики на чипа и повишаване на ефективността на фотоелектричното преобразуване на устройството чрез увеличаване на площта на чипа и увеличаване на работния ток. По-висок светлинен поток. В допълнение към чипа е важна и технологията на опаковане на устройството. Ключовите процеси за опаковане са:
Технология на разсейване на топлината
Традиционната LED структура на индикаторния тип обикновено използва проводящо или непроводимо лепило за монтиране на чипа в отразяваща чаша с малък размер или върху носеща маса. Златният проводник се използва за завършване на вътрешната и външната връзка на устройството и е капсулиран с епоксидна смола. Топлинната му устойчивост е колкото 250 ° C / W ~ 300 ° C / W. Ако новият захранващ чип приеме традиционната LED форма на пакета, температурата на кръстовището ще се повиши бързо и епоксидната карбонизация ще стане жълта поради лошо разсейване на топлината. Ускорената светлина се разпада до отказ, дори поради напрежението, причинено от бързото термично разширение, причинено от повреда в отворена верига.
Следователно, за мощност LED чип с голям работен ток, нова структура на пакета с ниско термично съпротивление, добро разсейване на топлината и ниско напрежение е техническият ключ на светодиодното устройство за захранване. Чипът може да бъде свързан с материал с ниско съпротивление и висока топлопроводимост; към долната част на чипа се добавя меден или алуминиев радиатор, а за ускоряване на разсейването на топлината се използва полукапсулирана структура; и дори вторичен радиатор е проектиран да намали топлинното съпротивление на устройството. Вътре в устройството, изпълнено с гъвкав силиконов каучук с висока прозрачност, в температурния диапазон на силиконовия каучук (обикновено -40 ° C ~ 200 ° C), гелът няма да се отвори поради резки промени в температурата и няма да се появи жълто явление , Материалите за части също трябва да вземат предвид техните топлинни и топлинни свойства, за да постигнат добри общи топлинни свойства.
Технология за вторичен оптичен дизайн
За да се подобри ефективността на извличане на светлина на устройството, са проектирани допълнителна светлоотразителна чаша и множество оптични лещи.
Мощност LED бяла светлина технология
Има три общи метода за постигане на бяла светлина:
(1) Синият чип е покрит с YAG фосфор, синята светлина на чипа възбужда фосфора да излъчва жълто-зелена светлина от 540 nm ~ 560 nm, а жълто-зелената и синята светлина синтезират бяла светлина. Методът е сравнително прост за приготвяне, с висока ефективност и практичен. Недостатъкът е, че консистенцията на кърпата е лоша, фосфорът се утаява лесно, равномерността на светлата повърхност е лоша, цветният тон не е равномерен, цветната температура е висока, а цветопредаването не е идеално.
(2) RGB три основни цвята Множество чипове или множество устройства излъчват светлина, за да образуват бяла светлина, или използват синьо + жълто зелено двойно чип допълващ цвят за производство на бяла светлина. Докато топлината се разсейва, бялата светлина, получена по метода, е по-стабилна от предишния метод, но шофирането е по-сложно и се вземат предвид и различните скорости на разпадане на светлината на различни цветни чипове.
(3) Нанесете RGB фосфор върху чипа за ултравиолетова светлина и използвайте виолетовата светлина, за да възбудите фосфора, за да създадете три основни цвята, за да образувате бяла светлина. Поради ниската ефективност на настоящите UV чипове и RGB фосфори, той все още не е достигнал практическия етап.
Ние вярваме, че следните технически проблеми трябва да бъдат решени, за да се реализира индустриализацията на светодиодни продукти от клас W за осветление:
1. Контрол на прахово покритие: Методът на покритие, използван в процеса на LED чип + фосфор, обикновено е да се смеси фосфорът с лепилото и след това да се нанесе върху чипа с дозатор. По време на операцията, тъй като вискозитетът на носещия гел е динамичният параметър, специфичното тегло на фосфора е по-голямо от това на носещия гел и прецизността на дозатора и точността на дозатора, контролът на равномерността на количеството на покритието на фосфора е трудно, което води до бяла светлина. Неравномерен цвят.
2, филмовите фотоелектрически параметри: характеристиките на полупроводниковия процес, един и същ материал може да определи оптичните параметри (като дължина на вълната, интензитет на светлината) и електрически (като напрежение напред) параметри между един и същ вафлен чип. Това важи особено за трихроматичните чипове RGB, които имат голямо влияние върху параметрите на бялата хроматичност. Това е една от ключовите технологии, които трябва да бъдат решени в индустриализацията.
3. Контрол на параметрите на хроматичността на светлината според изискванията на приложението: За различни цели изискванията за цветови координати, цветова температура, цветопредаване, оптична мощност (или интензитет на светлината) и пространствено разпределение на светлината на белите светодиоди са различни. Контролът на горните параметри включва сътрудничеството на различни фактори, като структура на продукта, метод на процеса и материали. При промишленото производство е важно да се контролират горните фактори, за да се получат продукти, които отговарят на изискванията за приложение и имат добра консистенция.
Технологии и стандарти за тестване
С развитието на W-клас технология за производство на електрически чипове и бяла LED технология, LED продуктите постепенно навлизат на (специалния) пазар на осветление. Традиционните стандарти за тестване на светодиодни параметри и методи за изпитване, използвани за показване или индикация, вече не могат да задоволят нуждите на приложенията за осветление. Производителите на полупроводниково оборудване у нас и в чужбина също са пуснали собствени тестови инструменти. Съществуват определени разлики в тестовите принципи, условия и стандарти, използвани от различни инструменти, което увеличава трудността и сложността на тестовото приложение и работата по сравняване на производителността на продукта.
Китайската асоциация за оптична оптоелектроника в Асоциацията на индустрията за оптоелектроника, подкомитет на индустрията за оптоелектроника, пусна „Методът за изпитване на светодиоди (изпитание)“ през 2003 г. в съответствие с нуждите на разработването на LED продукти. Този метод за изпитване е добавил правила за LED колориметрични параметри. Светодиодите обаче трябва да се разширят в осветителната индустрия. Създаването на стандарти за LED осветление е важно средство за индустриална стандартизация.
Екранна технология и надеждност
Поради ограничението на външния вид на осветителното тяло, монтажното пространство на светодиода за осветяване е запечатано и ограничено, а запечатаното и ограничено пространство не благоприятства разсейването на топлината на светодиода, което означава, че средата за осветяване на светодиода е по-ниски от конвенционалните светодиодни дисплей и индикация. В допълнение, светодиодът за осветление се работи при задвижване с висок ток, което поставя по-високи изисквания за надеждност към него. В индустриалното производство е необходимо да се извършат подходящи термични стареене, шок на температурен цикъл, тестове за скрининг на процеса на стареене за различни употреби на продуктите и да се елиминират продуктите за ранен отказ, за да се гарантира надеждността на продукта.
Технология на електрическа защита
Тъй като GaN е материал с широка лента, съпротивлението е високо и индуцираните заряди, генерирани от статичното електричество в процеса на производство, не се губят лесно и се натрупват в значителна степен и може да се генерира високо електростатично напрежение. Когато способността на материала да издържи е надвишена, възниква явление на разрушаване и възниква изхвърляне. Синият чип на сапфировия субстрат има положителни и отрицателни електроди върху чипа с малка стъпка. За двойното хетеро-свързване на InGaN / AlGaN / GaN, активният тънък слой InGaN е само няколко десетки нанометра, а способността за електростатично издържане е малка, което е изключително лесно. Разгражда се от статично електричество, за да деактивира устройството.
Следователно в промишленото производство предотвратяването на статично електричество е подходящо, което пряко се отразява на добива на продукта, надеждността и икономическите ползи. Има няколко техники за предотвратяване на статично електричество:
1. Вземете предпазни мерки срещу предаването, подреждането и т.н. на човешко тяло, платформа, земя, пространство и продукти за производство и употреба. Средствата са антистатични дрехи, ръкавици, гривни, обувки, подложки, кутии, йонни вентилатори, инструменти за тестване и др.
2. Проектирайте електростатична защитна верига на чипа.
3. Монтирайте защитното устройство на светодиода.
Текущо състояние на технологията за опаковане с LED LED
Силовите светодиоди са разделени на светодиоди за захранване и W-клас за мощност. Входната мощност на захранващия светодиод е по-малка от 1W (с изключение на десетки миливат мощност LED); входната мощност на светодиода за мощност от клас W е равна или по-голяма от 1W.
Технология за опаковане с LED захранване с чужда мощност
(1) Светодиод за захранване
Най-рано HP представи светодиода на структурата на пакета „Piranha“ в началото на 90-те години на миналия век и въведе подобрената „SnapLED“ през 1994 г. Той има два работни тока, 70mA и 150mA, а входната мощност може да достигне 0,3W. Тогава OSRAM въведе "PowerTOPLED". По-късно някои компании въведоха разнообразна структура на мощност на LED пакета. Светодиодите за мощност на тези структури са няколко пъти по-високи от входната мощност на LED в оригиналния пакет за стелажи, а топлинното съпротивление се намалява с малка част.
(2) Светодиоден индикатор за W клас
Светодиодът за захранване от W клас е основната част на бъдещото осветление, така че големите световни компании са инвестирали много енергия в проучване и разработване на технологията за опаковане на светодиоден захранващ клас W.
Едночиповият светодиоден мощност от W клас е представен за първи път от Lumileds през 1998 г. Структурата на пакета се характеризира с термоелектрично разделяне. Флип чипът се споява директно към радиатора със силиконов носител и се използват светлоотразителна чаша и оптичен. Нови структури и материали като лещи и гъвкави прозрачни лепила вече се предлагат в светодиоди с висока мощност с едночипови 1W, 3W и 5W. OSRAM стартира едночиповата серия светодиоди "GoldenDragon" през 2003 г., която се характеризира с радиатори и метали. Платката е в пряк контакт и има добри показатели на разсейване на топлината, а входната мощност може да достигне 1W.
Високомощни светодиоди с мулти-чип пакет се предлагат в много структури и пакети. През 2001 г. UOE Corporation представи серията светодиоди Norlux в мулти-чип пакет с шестоъгълна алуминиева плоча като субстрат. През 2003 г. LaninaCeramics представи светодиоден масив с висока мощност, опакован по собствената технология на нискотемпературната спечена керамика (LTCC-M) върху метални основи. През 2003 г. Panasonic пусна бял светодиод с висока мощност, опакован от комбинация от 64 чипа. През 2003 г. Nichia Corporation обяви, че това е най-светлият бял светодиод в света, със светещ поток от 600 lm и изходен лъч от 1000 lm. Тя е 30W, максималната входна мощност е 50W, а белият LED модул, който осигурява изложението, има светеща ефективност от 33 lm / W.
По отношение на светодиодите с висока мощност с комбинация от няколко чипа, много компании непрекъснато разработват много нови продукти с нова структура и опаковки според действителното търсене на пазара и скоростта на тяхното развитие е много бърза.
Технология за домашно захранване със светодиодни опаковки
Домашните LED опаковъчни продукти са по-пълни. Според предварителните оценки в Китай има повече от 200 фабрики за опаковки с LED, с капацитет на опаковка над 20 милиарда / година, а способността за опаковане също е много силна. Въпреки това много фабрики за опаковки са частни компании, които са с малък мащаб. Въпреки това, светодиодите с висока мощност от серия MB, капсулирани по технологията MetalConding в китайската UEC Corporation (Национален съюз) в Китай, се характеризират с подмяна на GaAs субстрата с Si, осигуряване на добро разсейване на топлината и използване на метален свързващ слой като лек отразяващ слой за подобряване светлинен изход. ,
За научните изследвания и разработването на светодиодни опаковъчни технологии с висока мощност страната не е подкрепила официално инвестицията и вътрешните изследователски звена рядко се намесват. Силата на инвестициите и научните изследвания (работна ръка и финансови ресурси) на опаковъчните предприятия все още не е достатъчна, което формира слабо вътрешно развитие на опаковъчната технология. Техническото ниво на опаковките все още е доста различно от това на чуждите страни.