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【解析】色温可调LED的封装与性能

2014-08-19 11:10
老猫
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  LED以其优良的性能结合智能控制系统,被越来越多地应用于室内外照明场合,但同时也对其色温、显色指数等色度指标提出了新的要求。为了应对这种挑战,设计了一种新型的色温可调LED,利用大功率LED芯片结合金属基板封装出了色温可调的暖白光高显色指数LED样品,对其发光光谱、色温和显色指数随电流的变化进行了测试,发现LED的光谱有三个峰值,色温可从5000K变化到3300K,涵盖了冷色光到暖色光的范围,显色指数可从68增加到90以上,能够满足室内照明的要求。将这种色温可调的LED应用于筒灯,测试了其发光效果和散热性能,表明LED具有发光面均匀、无眩光,热阻小等特点,特别适合用于筒灯等室内照明场合。

  1引言

  自从蓝光LED被发明以来,人们开始研发各种大功率白光LED封装技术,希望白光LED能够取代传统的照明光源。目前市场上白光LED生产技术主要分为两大主流,第一为利用荧光粉将蓝光LED或紫外LED所产生的蓝光或紫外光分别转换为双波长或三波长白光,此项技术称之为荧光粉转换白光LED;第二类则为多芯片型白光LED,经由组合两种(或以上)不同色光的LED组合以形成白光。第一种方法可得到中高色温的白光,对于暖色温显色性较差。为了解决这一问题,通常加入红色荧光粉,但红色荧光粉的激发效率较低,导致整体光效偏低。

  第二种方法需要分别给三种芯片供电,驱动电路复杂,且三种芯片的老化衰减不一致,长期工作会导致色温偏移。

  2色温可调LED的封装

  LED的封装技术实际上是借鉴了传统的微电子封装技术,但LED有其独特之处,又不能完全按照微电子封装去做。整个LED封装工艺主要包括封装原料的选取、封装结构的设计、封装工艺的控制以及光学设计与散热设计,概括来讲就是热-电-机-光(T.E.M.O.),如图1所示,这是LED封装的关键技术。

  图1LED封装关键技术传统的多芯片集成封装多是将LED芯片按照一定的规则固定在电路板上,如铝基覆铜板、陶瓷电路板等,由于铝基覆铜板、铜基覆铜板价格低廉而被广泛应用,但它们也有固有的缺点。它们通常由电路层(铜箔层)、导热绝缘层和金属基层压合而成,但导热绝缘层的导热系数极低,成为电路板的导热瓶颈,导致电路板整体的导热系数只有1.5W/m.K左右。陶瓷电路板导热性能好,但存在成本高、不宜加工、脆性较大等缺点,并且在LED器件整体成本中占的比重较高,其应用也受到了限制。为了解决上述问题,开发了一种LED封装结构,在铝基覆铜板的固晶位置开设窗口,需要焊线的位置放置焊盘,将一块与铝基覆铜板形状一样的铝板贴于铝基覆铜板之下,将LED芯片置于穿过窗口的区域上,这样可大大提高LED的散热性能。

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