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解析高功率白光LED应用及LED芯片的散热问题

2010-10-09 09:22
科技潮人
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         虽然看起来在特性的方面是相当的不错,不过实际上还是有一些缺点的,就像在使用寿命上,只有3,000小时左右,再加上价格太贵也是不容易解决事情,或许价格太贵的问题可以花一点时间就可以下降一些,但是以现在30万日圆的水准来看的,要降到3,000甚至300日圆,那就需要10年以上的时间

        就今天而言,白光LED仍旧存在着发光均一性不佳、封闭材料的寿命不长,而无法发挥白光LED被期待的应用优点。但就需求层面来看,不仅一般的照明用途,随着手机、LCD TV、汽车、医疗等的广泛应用积极的出现,使得最合适开发稳定白光LED的技术研究成果也就相当的被关心。

        藉由提高晶片面积来增加发光量

     期望改善白光LED的发光效率,目前有两大方向,就是提高LED晶片的面积,也就是说,将目前面积为1m㎡的小型晶片,将发光面积提高到10m㎡的以上,藉此增加发光量,或把几个小型晶片一起封装在同一个模组下。

    虽然,将LED晶片的面积予以大型化,藉此能够获得高多的亮度,但因过大的面积,在应用过程和结果上也会出现适得其反的现象。所以,针对这样的问题,部分LED业者就根据电极构造的改良,和覆晶的构造,在晶片表面进行改良,来达到50lm/W的发光效率。

     例如在白光LED覆晶封装的部分,由于发光层很接近封装的附近,发光层的光向外部散出时,因此电极不会被遮蔽的优点,但缺点就是所产生的热不容易消散。

     而并非进行晶片表面改善后,再加上增加晶片面积就绝对可以一口气提昇亮度,因为当光从晶片内部向外散射时,晶片中这些改善的部分无法进行反射,所以在取光上会受到一点限制,根据计算,最佳发挥光效率的LED晶片尺寸是在7m㎡左右。

        利用封装数个小面积LED晶片 快速提高发光效率

    和大面积LED晶片相比,利用小功率LED晶片封装成同一个模组,这样是能够较快达到高亮度的要求,例如,Citizen就将8个小型LED封装在一起,让模组的发光效率达到了60lm/W,堪称是业界的首例。

      但这样的做法也引发的一些疑虑,因为是将多颗LED封装在同一个模组上,所以在模组中必须置入一些绝缘材料,以免造成LED晶片间的短路情况发生,不过,如此一来就会增加了不少的成本。

     对此Citizen的解释是,事实上对于成本的影响幅度是相当小的,因为相较于整体的成本比例,这些绝缘材料仅不到百分之一,并因可以利用现有的材料来做绝缘应用,这些绝缘材料不需要重新开发,也不需要增加新的设备来因应。

      虽然Citizen的解释理论上是合理的,但是,对于较无经验的业者来说,这就是一项挑战,因为无论在良率、研发、生产工程上都是需要予以克服的。

   当然,还有其他方式可达到提高发光效率的目标,许多业者发现,在LED蓝宝石基板上製作出凹凸不平坦的结构,这样或许可以提高光输出量,所以,有逐渐朝向在晶片表面建立Texture或Photonics结晶的架构。

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