大功率白光LED结构设计和封装技术研究
本文关键词：大功率白光LED结构设计和封装技术研究
更多相关文章： 大功率LED 长波段蓝光LED 芯片 发光效率 芯片排布 结构设计 封装技术
【摘要】：发光二极管LED(Light Emitting Diode)具有节能、环保、响应速度快、寿命长、轻便等优势的新一代绿色光源。目前,半导体LED固体照明正逐步取代传统的白炽灯、荧光灯等老一代照明光源,它正渐渐渗透到人们的日常生活当中。但半导体LED固体照明的发光效率提高越来越困难,而对于长波段蓝光LED芯片(462.5-470nm),尚无成熟的封装技术获得高光效高显色性白光LED,半导体LED固体照明在应用中还有很多实际问题需要去探索。本文从LED结构设计和封装技术出发来提升大功率白光LED的照明性能。本文分别采用了仿流明、集成、COB封装三种不同的封装结构进行研究,取得了以下有意义的研究成果：1、我们利用长波段(462.5-470nm)芯片,封装出高显色性高光效的白光LED。我们提出了五种方案,对所制备出的五种方案样品器件进行光色电测试,所测试出的发光效率和显色指数进行横向对比及讨论,测试结果发现只有采用蓝光芯片+黄光荧光粉(530nmYAG)+红光荧光粉(氮化物)的这种方案进行封装才能达到较好的效果,测试出发光效率为110.031m/w,显色指数为80.76,从而实现了在保持较高光效的情况下,获得的白光LED显色效果可以对色彩进行正确判断。我们应用价格成本相对低廉的长波段蓝光LED芯片(462.5-470nm)封装获得了高光效高显色性的白光LED,这对于降低LED固体照明应用成本、推进LED产业化具有重要意义。2、我们利用垂直结构的LED芯片封装实现50W的串并联连接,且采用各芯片的间距为2mm进行封装,制备了该集成器件样品。测试出此器件的驱动电压为30.2V；发光效率为95.1591m/w,并对其芯片间距对器件的发光效率的影响进行了讨论。我们发现此器件具有高驱动电压,较好的发光效率,该器件为LED芯片在固体照明中提供了一种新的工艺设计路线。3、在封装材料,封装工艺流程相同等的前提下,我们研究了不同芯片排布方式对COB封装器件性能的影响。我们筛选出了圆形结构、三角形结构、矩形结构COB,三种结构COB芯片水平间距都为2mm。我们分别制备了三种结构的样品并对三种样品进行光色电测试。我们发现矩形结构的COB发光效率最高,达到了93.491m/w。不同的形状结构排布会导致芯片发光区域不同,会影响器件的发光效率。由于矩形结构COB的芯片主要是集中在基板的中心,发光区域相对比较平衡,因此,发光效率相对较高。通过以上样品的测试结果及分析,对于COB封装来说,我们认为芯片集中在支架的中心区域的排布其发光效率会相对更高,可以运用到实际工艺生产中,获得一种提高发光效率的芯片排布设计工艺。
【关键词】：大功率LED 长波段蓝光LED 芯片 发光效率 芯片排布 结构设计 封装技术
【学位授予单位】：江西科技师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM923.34
【目录】：
- 摘要4-6
- ABSTRACT6-10
- 第一章 绪论10-21
- 1.1 引言10-11
- 1.2 LED产业链11-13
- 1.3 传统光源与LED发光原理及特性13-15
- 1.3.1 传统光源发光原理13
- 1.3.2 LED发光原理13-14
- 1.3.3 LED光源特点与应用范围14-15
- 1.4 LED国内外发展现状15-17
- 1.5 大功率LED封装技术存在的问题17-19
- 1.6 论文主要研究内容19-20
- 1.7 本章小结20-21
- 第二章 LED芯片封装技术21-30
- 2.1 LED的主要性能参数21-25
- 2.1.1 LED的电参数21-22
- 2.1.2 LED光学参数22-25
- 2.1.3 LED热学性能25
- 2.2 白光LED的实现25-26
- 2.3 LED封装技术的分类26-28
- 2.3.1 引脚式封装26-27
- 2.3.2 贴片式封装27
- 2.3.3 功率型仿流明支架式封装27-28
- 2.3.4 COB封装28
- 2.4 本章小结28-30
- 第三章 长波段蓝光LED芯片的高光效高显色性研究30-47
- 3.1 引言30
- 3.2 实验所需材料及设备30-36
- 3.3 设计方案36
- 3.4 样品的制备36-40
- 3.5 实验结果及分析40-46
- 3.6 本章小结46-47
- 第四章 垂直结构大功率集成封装LED器件的发光效率研究47-58
- 4.1 引言47
- 4.2 实验所需材料及设备47-51
- 4.3 垂直结构串并联的实现51-52
- 4.4 封装工艺路线设计52-55
- 4.5 实验结果及分析55-57
- 4.6 本章小结57-58
- 第五章 不同芯片排布方式对COB封装器件性能的影响58-66
- 5.1 引言58-59
- 5.2 COB结构设计及制备59-61
- 5.2.1 COB结构设计59
- 5.2.2 样品的制备59-61
- 5.3 三种芯片排布方式对器件性能的影响61-65
- 5.4 本章小结65-66
- 第六章 总结和展望66-69
- 6.1 全文总结66-67
- 6.2 展望67-69
- 参考文献69-72
- 攻读硕士学位期间取得的研究成果72-73
- 致谢73
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，本文编号：638976
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