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解析白光LED調(diào)配及LED散熱陶瓷


    來源:OFweek半導(dǎo)體照明網(wǎng)  時間:2011-06-17  【字體:  

        大功率LED,0603紅光,5050白光?,F(xiàn)今的光學(xué)效應(yīng)可以光學(xué)3原色原理來說明,當(dāng)白光通過菱鏡后被折射出多種顏色的過渡色譜,在可見光400~800um范圍內(nèi),顏色可分成紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫的可見光譜。而人的眼睛就像一個3色接收器,對紅(620um)、綠(555um)、藍(lán)(470um)3種顏色特別敏感,而其他顏色可以通過紅、綠、藍(lán)3色按照不同的比例調(diào)配而成,同樣絕大多數(shù)單色光也可以分解成紅綠藍(lán)3種原色。

        由3原色原理可知,紅、綠、藍(lán)3種原色是相互獨立的,任何一種原色都不能由其他顏色合成,而3原色則可按照不同的比例相加合成混色稱為相加混色。由圖1可知,其規(guī)律為:紅+綠=黃、紅+藍(lán)=紫、藍(lán)+綠=青、紅+藍(lán)+綠=白,所以白色的太陽光可經(jīng)水氣折射出炫麗彩虹的色彩。

        經(jīng)由上述原理可了解,白光LED也可借由此方式混合出來,因此通常有3種方式來調(diào)配白光led。

        方法1為多晶片混光技術(shù),分別把紅、藍(lán)、綠3晶片或藍(lán)光、黃光雙晶片固定于同一封裝體內(nèi)部,再經(jīng)由調(diào)整各晶片的電流大小,調(diào)整各晶片的出光量來控制混光比例,以達(dá)到混成白光的目標(biāo)。其中又以紅、藍(lán)、綠多晶片混光技術(shù)呈現(xiàn)的色彩飽合度及演色性(Color Rendition)最佳,但還須克服晶片光衰程度、熱源過度集中產(chǎn)生散熱封裝等問題。若有任何一晶片提早失效,就無法得到所需白光的光源。

        方法2是以紫外光LED激發(fā)均勻混合之藍(lán)色、綠色、紅色螢光粉,使其激發(fā)出一定比例之3原色進(jìn)行混光而輸出白色。三波長白光發(fā)光二極體具有高演色性優(yōu)點,但卻有發(fā)光效率不足及混光不均的缺點。

        方法3在藍(lán)光LED的周圍= 充混有黃光YAG(Yttrium Aluminum Garnet)螢光粉的膠,并使用波長為400~530nm的藍(lán)光LED,發(fā)出光線激發(fā)黃光YAG螢光粉產(chǎn)生黃色光,但同時也與原本的藍(lán)光混合,進(jìn)而形成藍(lán)黃混合之二波長的白光。

        第3種方式因方法簡單且成本低廉,所以現(xiàn)在多以此種方式進(jìn)行封裝,但是此種LED會有色溫偏高與不均勻及紅色光譜較弱,造成演色性較差。

        由于藍(lán)光LED激發(fā)黃色螢光粉的白光LED會有上述這些問題,因此開始有技術(shù)導(dǎo)入以解決此問題,而控制螢光膠的均勻性則可由兩方面著手。首先探討膠體調(diào)配技術(shù),可由真空攪拌法均勻混合螢光粉于光學(xué)膠內(nèi),以提升光的散布均勻度。此外,也可改善螢光粉之均勻披覆技術(shù),現(xiàn)今有許多披覆方式,首先是以噴嘴噴灑螢光粉于晶片之上,但會面臨噴灑不均的問題需解決。另外還可使用螢光膠貼布貼于晶片之上,

        此方式可解決螢光膠厚度及分布的問題,但會有貼合對位及金線斷裂的問題需解決。上述所提的兩項技術(shù),須使用較高精度的機臺與技術(shù),因此導(dǎo)入門檻較高,對于有心踏入封裝領(lǐng)域的業(yè)者,考量到機臺成本與技術(shù)門檻問題,多數(shù)還是以最為簡單的點膠技術(shù)進(jìn)行封裝,但點膠會面臨到涂布厚度不均及分布范圍不同。

         因此,現(xiàn)在基板供應(yīng)商開始在封裝基板進(jìn)行擋墻制作以輔助控制點膠精準(zhǔn)度,此方式是以固定尺寸的擋墻作為鑄框進(jìn)行點膠,當(dāng)點入固定量的螢光膠于擋墻內(nèi),借由體積公式V=A*H (V:體積, A:面積, H:高度)可了解,當(dāng)固定體積與面積后,即可得到固定的高度,所以可借由點膠系統(tǒng)注入固定體積的螢光膠,再配合外加擋墻以侷限點膠范圍即可精準(zhǔn)控制螢光粉的高度,進(jìn)而改善以藍(lán)光LED激發(fā)黃色螢光粉所面臨的色偏問題。

        就功能性散熱陶瓷的擋墻技術(shù)而言,大毅科技現(xiàn)可提供3種解決方案。

        方案1為電鍍擋墻,在原線路上以電鍍方式增加金屬擋墻,此方式所形成之擋墻具有良好的熱穩(wěn)定性及信賴性,但其制程較為繁雜及費時之外,還因擋墻具導(dǎo)電特性而限制了線路的配置。

        第2種方案為防焊擋墻,此種方案是以黃光制程在線路上披覆透明防焊漆,可以快速且大批量的量產(chǎn)所需產(chǎn)品,還因防焊漆本身透明的原因,可以減少LED的出光損耗。然而相對于金屬高分子的熱穩(wěn)定性不佳,會因回焊或共晶制程而產(chǎn)生些許黃變問題,會影響整體的出光效率,因此膠體本身還需不斷的研發(fā)精進(jìn)。

        第3種方案則是使用點膠方式制程,因點膠精度有限及無法大批量同時生產(chǎn),因此,此技術(shù)多應(yīng)用在COB等大尺寸且不求精度的散熱陶瓷上,現(xiàn)在可簡易且低成本的在COB陶瓷板上加工大尺寸的擋墻,此擋墻不但可以進(jìn)行螢光粉的披覆還可填充封裝矽膠于LED芯片之上,基于這些優(yōu)點,此技術(shù)已最快被應(yīng)用量產(chǎn)于散熱封裝陶瓷之上。

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