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白光LED长寿大功率低耗电技术

导读: 过去LED业者为了获利充分的白光LED光束,曾经开发大尺寸LED芯片试图借此方式达成预期目标,不过实际上白光LED的施加电力持续超过1W以上时光束反而会下降,发光效率则相对降低20~30%,换句话说白光LED的亮度如果要比传统LED大数倍

  过去LED业者为了获利充分的白光LED光束,曾经开发大尺寸LED芯片试图借此方式达成预期目标,不过实际上白光LED的施加电力持续超过1W以上时光束反而会下降,发光效率则相对降低20~30%,换句话说白光LED的亮度如果要比传统LED大数倍,消费电力特性希望超越荧光灯的话,就必需先克服下列的四大课题:a.抑制温升;b.确保使用寿命;c.改善发光效率;d.发光特性均等化。
  
  有关温升问题具体方法是降低封装的热阻抗;维持LED的使用寿命具体方法,是改善芯片外形、采用小型芯片;改善LED的发光效率具体方法是改善芯片结构、采用小型芯片;至于发光特性均匀化具体方法是LED的改善封装方法,一般认为2005~2006年白光LED可望开始采用上述对策。
  
  开发经纬增加电力反而会造成封装的热阻抗急遽降至10K/W以下,因此国外业者曾经开发耐高温白光LED试图借此改善上述问题,然而实际上大功率LED的发热量却比小功率LED高数十倍以上,而且温升还会使发光效率大幅下跌,即使封装技术允许高热量不过LED芯片的接合温度却有可能超过容许值,最后业者终于领悟到解决封装的散热问题才是根本方法。
  
  有关LED的使用寿命,例如改用硅质密封材料与陶瓷封装材料,能使LED的使用寿命提高10%,尤其是白光LED的发光频谱含有波长低于450nm短波长光线,传统环氧树脂密封材料极易被短波长光线破坏,高功率白光LED的大光量更加速密封材料的劣化,根据业者测试结果显示连续点灯不到一万小时,高功率白光LED的亮度已经降低一半以上,根本无法满足照明光源长寿命的基本要求。
  
  有关LED的发光效率,改善芯片结构与封装结构,都可以达到与低功率白光LED相同水准,主要原因是电流密度提高2倍以上时,不但不容易从大型芯片取出光线,结果反而会造成发光效率不如低功率白光LED的窘境,如果改善芯片的电极构造,理论上就可以解决上述取光问题。
  
  有关发光特性均匀性,一般认为只要改善白光LED的荧光体材料浓度均匀性,与荧光体的制作技术应该可以克服上述困扰。
  
  如上所述提高施加电力的同时,必需设法减少热阻抗、改善散热问题,具体内容分别是:

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