家电小知识:高亮LED要突破的技术瓶颈

导读新时代发展越来越快相信很多小伙伴对家电知识这方面很朦胧吧,正好小编对家电方面颇有研究,现在就跟小伙伴们聊聊一篇关于高亮LED要突破的

新时代发展越来越快相信很多小伙伴对家电知识这方面很朦胧吧,正好小编对家电方面颇有研究,现在就跟小伙伴们聊聊一篇关于高亮LED要突破的技术瓶颈,相信很多小伙伴们都会感兴趣,那么小编也收集到了有关高亮LED要突破的技术瓶颈信息,希望小伙伴们看了有所帮助。

  20011年,高亮LED一直存在很多技术瓶颈!高亮度LED(High-brightness Light EmitTIng Diodes;HB LED)的出现,在照明产业中掀起了一股狂潮。相较于传统的白热灯泡,HB LED因具备了更省电、使用寿命更长及反应时间更快等主要优点,因此很快的抢占了LCD背光板、交通号志、汽车照明和招牌等多个市场。

  HB LED的主导性生产技术是InGaN,但此技术仍有一些瓶颈需要克服,目前掌握前瞻技术的业者纷纷针对这些瓶颈提出新的解决方案,希望能进一步拓展HB LED的市场。这些瓶颈中以静电释放(electrostaTIc discharge;ESD)敏感性和热膨胀系数(thermal coefficient of expansion ;TCE)为两大议题,其困难如下所述:

  热处理(Thermal Management)

  相较于LED 晶粒(die)的高效能特性,目前多数的封装方式很明显地无法满足今时与未来的应用需求。对于HB LED的封装厂商来说,一个主要的挑战来自于热处理议题。这是因为在高热下,晶格会产生振动,进而造成结构上的改变(如回馈回路变成正向的),这将降低发 光度,甚至令LED无法使用,也会对交错连结的封入聚合体(encapsulaTIng polymers)造成影响。

  仅管一些测试显示,在晶粒(die)的型式下, 即使电流高到130mA仍能正常工作;但采用一般的封装后,LED只能在20mA的条件下发光。这是因为当芯片是以高电流来驱动时,所产生的高热会造成铜 导线框(lead-frame)从原先封装好的位置迁移。因此在芯片与导线框间存在着TCE的不协调性,这种不协调性是对LED可靠性的一大威胁。

  静电释放(ESD)

  对电子设备的静电损害 (ElectrostaTIc damage;ESD)可能发生在从制造到使用过程中的任何时候。如果不能妥善地控制处理ESD的问题,很可能会造成系统环境的失控,进而对电子设备造成 损害。InGaN 晶粒一般被视为是"Class 1"的设备,达到30kV的静电干扰电荷其实很容易发生。在对照试验中,10V的放电就能破坏Class 1 对ESD极敏感的设备。研究显示ESD对电子产品及相关设备的损害每年估计高达50亿美元,至于因ESD受损的LED则可能有变暗、报销、短路,及低Vf (forward voltage)或 Vr(reverse voltage)等现象。

  以Submount技术突破瓶颈

  为了突破这些InGaN LED瓶颈,CAMD公司提出一项特殊的解决方式。采用与医学用生命支持设备相同的技术,CAMD发展出一种硅载体(Silicon Carrier)或次黏着基台(Submount),以做为InGaN芯片与导线框之间的内部固着介质;当透过齐纳二极管(Zener Diodes)来提供ESD保护的同时,这种Submount设计也能降低TCE不协调性的冲击。

  这样做还有一些明显的好处:以Submount粘着焊球,可以使LED晶粒紧密地与Submount接合在一起,再经由打线连接到导线框。这种方式能降低因直接打线到LED晶粒所产生的遮光影响。

  在图一所示的Submount两边都有绿色的矩 形区域,这是打线的区域。此外,因为Submount是一个光滑的硅表面,其上是铝金属层,因此能将一般损失掉的光度有效的反射出去。图一中的覆盖了大部 分Submount的蓝色区域,即是高反射性的铝金属层,它的作用犹如LED的一面反射镜。

  在LED的背面一般以金覆盖,以提供最佳化的热传导,以及芯片与导线框、铜散热器的高度接合度。

  结论

  HB LED已开始取代消费性及工业应用的传统照明解决方案,但要让LED发挥最大照度,仍得克服一些瓶颈,例如在高热下,封装晶格会振动甚至迁移,以及因 ESD的损害而让LED有变暗、报销及短路等现象。本文所提到的Submount封装技术,可以有效的解决LED发光、散热及导电等问题,并能提供ESD 保护,是一个值得推广的解决方案。

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