多芯片封裝大功率LED照明應(yīng)用技術(shù)(組圖)

1、多芯片封裝大功率LED照明應(yīng)用技術(shù)(組圖)-LED技術(shù)論文(1)由于LED 光源具有發(fā)光效率高、耗電量少、使用壽命長、平安可靠性強(qiáng)，有利于環(huán)保等特性，近幾年來在城市燈光環(huán)境中得到了應(yīng)用。特別是在全球能源短缺的憂慮再度升高的背景下， LED 在照明市場(chǎng)的前景更備受全球矚目。自04年起光宇公司投入大量技術(shù)力量參與LED技術(shù)研究，多年來形成一套具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大功率LED照明技術(shù)-多芯片封裝大功率LED照明技術(shù)。本文針對(duì)這一技術(shù)的特點(diǎn)，及采用這一技術(shù)獲得一些成果進(jìn)展描繪。一、技術(shù)背景 就目前情況來看，市場(chǎng)上LED單管功率通常在1-5W左右，光輸出僅幾百流明。要使LED真正大規(guī)模應(yīng)用于道路照明等公眾

2、場(chǎng)所，LED光源的光通量必須到達(dá)幾千甚至上萬流明，如此高的光輸出量是無法通過單顆芯片來實(shí)現(xiàn)的。為滿足如此高的光輸出要求，目前國內(nèi)外大多采用多顆LED(通常為1W)的光源組合在一個(gè)燈具中來滿足高亮度照明的要求，這種方式在一定程度上解決了單顆光源亮度缺乏的問題。但是，這種工藝存在以下問題：1、燈具制作過程繁瑣，消費(fèi)效率低、可靠性不高;2、燈具的設(shè)計(jì)受單管LED排列數(shù)量和排布方式的限制，消費(fèi)的燈具在外形美觀和保證性能方面難以兼顧;3、燈具的二次配光設(shè)計(jì)復(fù)雜，難以滿足各類不同照明設(shè)計(jì)的要求，而且會(huì)造成燈具光效降低;4、數(shù)百顆單管LED的連接同一燈具中，必需要求各單管的光電性能參數(shù)一致，否那么會(huì)大大降低

3、的燈具的光電性能和使用性能。5、在使用過程中容易出現(xiàn)因局部故障導(dǎo)致的盲點(diǎn)，產(chǎn)生暗斑，增加維護(hù)本錢。 為解決上述技術(shù)難題，我公司提出了“多芯片封裝大功率LED 照明應(yīng)用技術(shù)這一課題。二、主要開展的研究試驗(yàn)及成果 整個(gè)工程施行過程中，主要從熱學(xué)、光學(xué)、構(gòu)造、材料及工藝等幾個(gè)方面展開研究和試驗(yàn)工作，工程共設(shè)計(jì)開發(fā)出1-100W大功率LED光源及LED路燈、隧道燈、巷道燈、泛光燈、工礦燈、室內(nèi)照明燈六個(gè)系列的應(yīng)用產(chǎn)品，申報(bào)了12項(xiàng)國家專利其中創(chuàng)造專利3項(xiàng)。1、散熱問題的解決是該項(xiàng)研究課題解決的最為核心、最為關(guān)鍵和最根底的工作。半導(dǎo)體器件PN結(jié)在常溫狀態(tài)工作時(shí)，理論壽命可以到達(dá)100,000小時(shí)以上。但

4、是，由于目前LED芯片開展所處的技術(shù)階段，只能使輸入的30%左右的電能轉(zhuǎn)化光能，70%的電能仍然是以熱的方式存在于芯片上。而熱對(duì)半導(dǎo)體器件的損害是非常嚴(yán)重的，PN結(jié)結(jié)溫每升高10度，半導(dǎo)體器件的壽命就減少1倍。因此，如何將PN結(jié)產(chǎn)生的熱量及時(shí)傳導(dǎo)出去，使得PN結(jié)結(jié)溫保持在一個(gè)較低的程度是保證光源穩(wěn)定可靠工作的前提。 在解決散熱問題過程中，我們采用的指導(dǎo)思想是整體式的、系統(tǒng)性的散熱解決方法：首先建立從芯片到外界環(huán)境的散熱模型;分析模型中影響傳熱的薄弱環(huán)節(jié)，針對(duì)這些環(huán)節(jié)提出需要到達(dá)的技術(shù)指標(biāo)和解決方案，優(yōu)化模型，完成整個(gè)方案設(shè)計(jì)。模型設(shè)計(jì)完成后，通過試驗(yàn)驗(yàn)證模型的正確性，之后針對(duì)已發(fā)現(xiàn)的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)

5、展針對(duì)性的技術(shù)攻關(guān)。詳細(xì)的攻關(guān)工程包括：高性能導(dǎo)熱材料的研制、光源支架的設(shè)計(jì)、新工藝的探究和完善。經(jīng)過大量的試驗(yàn)和探究，成功地解決了制約大功率半導(dǎo)體照明開展的散熱問題，獲得以下成果：(1)設(shè)計(jì)開發(fā)了多款光源支架，有兩款光源支架申報(bào)了國家專利，并獲授權(quán)，授權(quán)專利號(hào)為ZL2006 3 0125051.3 ，ZL2006 3 0125053.2。成功封裝出LED光源功率可達(dá)100W,50WLED光源的光效可達(dá)100lm/W。(2)上述光源導(dǎo)熱出光性能完善的根底上，采用整體式的、系統(tǒng)性的散熱設(shè)計(jì)理念，進(jìn)展燈具散熱構(gòu)造設(shè)計(jì)。研究出了導(dǎo)熱絕緣的界面填充材料，減小LED支架與燈具散熱體之間的熱阻;很好的解決了燈具的散熱問題，并建立LED和燈具老化測(cè)試系統(tǒng),考慮可能影響燈具可靠性的相關(guān)因素進(jìn)展研究和試驗(yàn)，尋找出了影響燈具可靠性和壽命的機(jī)理。經(jīng)過22, 633hrs壽命測(cè)試顯示，50W大功率LED路燈光衰4.