大功率白光LED的封装技术研究

主要阐释了大功率白光LED的封装技术研究,对LED有兴趣的可以进一步学校一下。

第25卷 第3期 上海第二工业大学学报 Vol.25 No.3 2008年9月 JOURNAL OF SHANGHAI SECOND POLYTECHNIC UNIVERSITY Sep. 2008 文章编号:1001-4543(2008)03-0170-04

大功率白光LED的封装技术研究

吴中林，徐华斌，刘传先，陈 林

（上海第二工业大学 理学院，上海201209）

摘 要：研究了40 mil×40 mil瓦级大功率白光LED封装的关键技术，采用1W的蓝光芯片加YAG荧光粉封装的白光LED，在350 mA的恒定电流驱动下，获得了130.3 lm的发光通量，发光效率达108.6ｌm/W，显色指数约为91.5。

关键词：功率型LED；封装；白光；光衰；发光效率 中图分类号： TN304 文献标志码：A

0 引言

半导体技术已经改变了世界，半导体照明技术将再一次改变我们的世界。随着光电技术及材料科学的不断发展，在全球石油、煤炭等能源危机日益严重的背景下，半导体发光二极管（LED）因其在节能方面具有明显的优势，倍受人们的关注[1-4 ]。目前，小功率LED由于其单棵芯片的工作电流为几十毫安，本身消耗的电功率较小，对封装材料的光学性能以及导热性能的要求不高，其封装技术比较成熟，已在亮度要求不高的城市景观照明、大屏幕显示、交通信号灯以及LCD背光照明等特种照明领域获得了广泛的应用。瓦级大功率LED芯片的工作电流一般在350 mA、700 mA乃至1 A，消耗的电功率在1W以上，这种大功率芯片的封装对支架、帮定材料及封装材料的热学、力学以及光学性能等方面都提出了较高的要求，封装技术的好坏也直接影响到LED的流明效率、显色指数、色温、光衰的性能指标。目前，LED产业链的上游芯片生产技术获得了长足的进步，芯片的热性能和出光效率等日益提高，产业链中下游的封装厂因其封装技术的不同，生产出的大功率白光LED的产品性能差异较大。本文将对大功率白光LED在芯片的散热、出光效率的提高、防止光衰、克服荧光粉的沉淀引起的色圈等封装技术方面进行研究。

1 器件的热控制研究

传统的照明光源因其辐射光谱中含有一定数量的红外谱线，电流流过灯丝所产生的热可以通过红外辐射的方法散发出去。LED的发光机理却与普通光源不同，它是靠电子在能带之间的跃迁而发光，所发射的光谱中不含红外谱线，因此不能辐射芯片内部有源层中电子与空穴复合而产生的热，被人们称之为冷光源。然而，目前瓦级大功率LED的发光效率一般在10 %~20 %，芯片所消耗电能的80 %~90 %都要转化为热量，为了让大功率LED能够正常使用并保持较长的使用寿命，芯片的结温一般不可超过110C[5]。因此，解决大功率LED封装中的散热问题的尤为重要。

本文中研究的大功率白光LED采用了正装蓝光芯片激发YAG荧光粉的技术路线进行封装。该芯片的尺寸为40 mil×40 mil，用减薄机磨掉生长GaN的衬底蓝宝石，并在上面共晶了一层铜，在GaN的出光表面上制备了正负电极， 芯片的背面采用美国LORD公司的高导热银浆固晶，出光面上采用硅胶封装，固晶后的LED芯片散热结构如图1所示。 收稿日期:2007-05-08; 修回日期: 2008-08-26

作者简介:吴中林（1963—），男，博士，主要从事激光光电子工程与半导体照明方面的研究。

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