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《高亮度led之封裝光通原理技術(shù)分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、·高亮度LED之封裝光通原理技術(shù)分析毫無疑問的，這個(gè)世界需要高亮度發(fā)光二極管（HighBrightnessLight-EmittingDiode；HBLED），不僅是高亮度的白光LED（HBWLED），也包括高亮度的各色LED，且從現(xiàn)在起的未來更是積極努力與需要超高亮度的LED（UltraHighBrightnessLED，簡稱：UHDLED）。用LED背光取代手持裝置原有的EL背光、CCFL背光，不僅電路設(shè)計(jì)更簡潔容易，且有較高的外力抗受性。用LED背光取代液晶電視原有的CCFL背光，不僅更環(huán)保而且顯
2、示更逼真亮麗。用LED照明取代白光燈、鹵素?zé)舻日彰鳎粌H更光亮省電，使用也更長效，且點(diǎn)亮反應(yīng)更快，用于煞車燈時(shí)能減少后車追撞率。所以，LED從過去只能用在電子裝置的狀態(tài)指示燈，進(jìn)步到成為液晶顯示的背光，再擴(kuò)展到電子照明及公眾顯示，如車用燈、交通號(hào)志燈、看板訊息跑馬燈、大型影視墻，甚至是投影機(jī)內(nèi)的照明等，其應(yīng)用仍在持續(xù)延伸。 更重要的是，LED的亮度效率就如同摩爾定律（Moore''sLaw）一樣，每24個(gè)月提升一倍，過去認(rèn)為白光LED只能用來取代過于耗電的白熾燈、鹵素?zé)簦窗l(fā)光效率在10～30lm/W內(nèi)
3、的層次，然而在白光LED突破60lm/W甚至達(dá)100lm/W后，就連熒光燈、高壓氣體放電燈等也開始感受到威脅?！‰m然LED持續(xù)增強(qiáng)亮度及發(fā)光效率，但除了最核心的熒光質(zhì)、混光等專利技術(shù)外，對封裝來說也將是愈來愈大的挑戰(zhàn)，且是雙重難題的挑戰(zhàn)，一方面封裝必須讓LED有最大的取光率、最高的光通量，使光折損降至最低，同時(shí)還要注重光的發(fā)散角度、光均性、與導(dǎo)光板的搭配性?！×硪环矫妫庋b必須讓LED有最佳的散熱性，特別是HB（高亮度）幾乎意味著HP（HighPower，高功率、高用電），進(jìn)出LED的電流值持續(xù)在增大，
4、倘若不能良善散熱，則不僅會(huì)使LED的亮度減弱，還會(huì)縮短LED的使用壽命?！∷?，持續(xù)追求高亮度的LED，其使用的封裝技術(shù)若沒有對應(yīng)的強(qiáng)化提升，那么高亮度表現(xiàn)也會(huì)因此打折，因此本文將針對HBLED的封裝技術(shù)進(jìn)行更多討論，包括光通方面的討論，也包括熱導(dǎo)方面的討論。 附注：大陸方面稱為「發(fā)光二極管」。 附注：一般而言，HBLED多指8lm/W（每瓦8流明）以上的發(fā)光效率。 附注：一般而言，HPLED多指用電1W（瓦）以上，功耗瓦數(shù)以順向?qū)妷撼艘皂樝驅(qū)娏鳎╒f×If，f＝forward）求得?！雎憔樱?/p>
5、「量子井、多量子井」提升「光轉(zhuǎn)效率」 雖然本文主要在談?wù)揕ED封裝對光通量的強(qiáng)化，但在此也不得不先說明更深層核心的裸晶部分，畢竟裸晶結(jié)構(gòu)的改善也能使光通量大幅提升?！∈紫仁菑?qiáng)化光轉(zhuǎn)效率，這也是最根源之道，現(xiàn)有LED的每瓦用電中，僅有15％～20％被轉(zhuǎn)化成光能，其余都被轉(zhuǎn)化成熱能并消散掉（廢熱），而提升此一轉(zhuǎn)換效率的重點(diǎn)就在p-n接面（p-njunction）上，p-n接面是LED主要的發(fā)光發(fā)熱位置，透過p-n接面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改變可提升轉(zhuǎn)化效率。此主題相關(guān)圖片如下：按此查看圖片詳細(xì)信息正在讀取此圖片的詳細(xì)信
6、息，請稍候...▲量子井（QuantumWell；QW）的結(jié)構(gòu)圖。（郭長佑制圖） 關(guān)于此，目前多是在p-n接面上開鑿量子井（QuantumWell；QW），以此來提升用電轉(zhuǎn)換成光能的比例，更進(jìn)一步的也將朝更多的開鑿數(shù)來努力，即是多量子井（MultipleQuantumWell；MQW）技術(shù)?！雎憔樱骸笓Q料改構(gòu)、光透光折」拉高「出光效率」 如果光轉(zhuǎn)效率難再要求，進(jìn)一步的就必須從出光效率的層面下手，此層面的作法相當(dāng)多，依據(jù)不同的化合材料也有不同，目前HBLED較常使用的兩種化合材料是AlGaInP及GaN
7、/InGaN，前者用來產(chǎn)生高亮度的橘紅、橙、黃、綠光，后者GaN用來產(chǎn)生綠、翠綠、藍(lán)光，以及用InGaN產(chǎn)生近紫外線、藍(lán)綠、藍(lán)光。 至于作法有哪些？這包括改變實(shí)體幾何結(jié)構(gòu)（橫向轉(zhuǎn)成垂直）、換用基板（substrate，也稱：襯底）的材料、加入新的材料層、改變材料層的接合方式、不同的材料表面處理等。不過，無論如何變化，大體都不脫兩個(gè)要?jiǎng)t：一、降低遮蔽、增加光透率。二、強(qiáng)化光折射、反射的利用率。 舉例來說，過去AlGaInP的LED，其基板所用的材料為GaAs，然黑色表面的GaAs使p-n接面散發(fā)出的光有一
8、半被遮擋吸收，造成光能的浪費(fèi)，因此改用透明的GaP材料來做基板。又如日本日亞化學(xué)工業(yè)（Nichia）在GaN的LED中，將p型電極（ptype）部分做成網(wǎng)紋狀（MeshPattern），以此來增加p極的透明度，減少光阻礙同時(shí)提升光透量?！≈劣谠黾诱鄯瓷渖希贏lGaInP的結(jié)構(gòu)中增加一層DBR（DistributedBraggReflector）反射層，將另一邊的光源折向同一邊。GaN方面則將基板材料換成藍(lán)寶石（Sapphire，Al2O3
