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白色LED抑制温度上升并确保使用寿命

- 2019年11月21日 -

步骤/方法

1.溶解包装的散热问题是基本方法


随着电力的增加将导致封装的热阻抗急于10k / v,外国公司已经开发出高温耐白色LED,以提高上述问题。然而,实际上,高功率LED的热量量高于低功率LED的热量,温度升高也会导致发光效率急剧下降。尽管包装技术允许高热,但LED芯片的键合温度可能超过允许值。最后,操作者终于意识到解决包装的散热问题是基本方法。


LED的使用寿命,如使用硅包装材料和陶瓷包装材料,可以通过一个数字增加LED的寿命,特别是白色LED的发射光谱含有短波长的光照450nm,传统的环氧包装材料很容易通过短波长光销毁,大量的高功率白色LED加速了包装材料的劣化。根据该行业的测试结果,连续照明小于10,000小时,高功率白色LED的亮度已减少超过一半。满足照明来源长寿命的基本要求。


LED的发光效率,改进的芯片结构和封装结构可以达到与低功耗的白色LED相同的水平。主要原因是,当电流密度增加超过2次时,从大芯片中取出光并不容易,但结果是发光效率不如低功耗的白色引领。如果芯片的电极结构得到改善,则可以理论上可以解决上述光提取问题。


2.减少热阻抗,提高散热


关于发光特性的均匀性,通常认为应该克服上述问题,只要白色LED的磷光体浓度和磷光体的制造技术的均匀性得到改善。虽然如上所述增加所施加的电力,但是必须尝试降低热阻抗并改善散热问题。具体内容是:将芯片的热阻抗降低到封装,抑制封装的热阻抗到印刷电路板,并提高芯片的散热。


为了降低热阻抗,许多外国LED制造商在铜和陶瓷材料制成的散热器表面上设置LED芯片,然后将印刷电路板的散热线连接到冷却风扇的散热。在设备上。根据德国OsramoptosymondumonDersGMB实验的结果,LED芯片的热阻抗到上述结构的焊点可以减少9K / W,其是传统LED的约1/6,以及结温封装LED应用2W电力时LED芯片的比率。焊点高18k。即使印刷电路板的温度上升至50°C,键合温度也仅为约70°C。相反,一旦热阻抗降低,LED芯片的键合温度受印刷电路板的温度的影响。因此,有必要尝试降低LED芯片的温度。换句话说,将LED芯片的热阻抗降低到焊点可以有效地降低冷却LED芯片的负担。相反,即使白色LED具有抑制热阻抗的结构,如果不能从封装传导到印刷电路板,因此LED温度升高为发光效率的急剧下降。 Therefore, Matsushita Electric developed the integrated technology of printed circuit board and package. The company packaged 1mm square blue LED on the ceramic substrate in flipchip mode, and then pasted the ceramic substrate on the surface of the copper printed circuit board. The thermal impedance of the entire module inside the module is about 15K/W.


3.芳香的制造商展示了散热设计技巧


由于散热器和印刷电路板之间的密度直接影响了导热效果,因此印刷电路板的设计变得非常复杂。鉴于Lulumineds和日本公民照明设备和LED包装制造商依次为大功率LED开发了简单的散热技术,公民于2004年开始制造白LED样品包,无需特殊的粘合技术即可更厚。3mm散热器的热量直接排放到外部。根据公民报告,虽然LED芯片与散热器的接线的热阻抗大于欧司朗的9k / W,但房间温度在一般环境中增加了大约1W的热阻抗。即使当冷却风扇未冷却传统的印刷电路板,白色LED模块也可以连续用于照明。


Lumileds于2005年开始制造大功率LED芯片,结185°C,比同一类别的其他公司高出60°C。使用传统的RF4印刷电路板封装,环境温度可在40°C内输入。电流为1.5W功率(约400mA)。因此,Lumileds和Citizen是增加关节的允许温度。德国欧司令将LED芯片设置在散热器表面上,以实现9K / W的超低热阻抗记录,而不是过去欧司令的热阻抗少40%。值得一提的是,LED模块以与传统方法相同的触筒模式打包。然而,当LED模块接合到散热器时,选择最靠近LED芯片的发光层作为键合表面,从而使发光层的热量能够在最短距离处传导排放。


2003年,东芝照明用于在400mm方形铝合金表面上铺设60Lm / W低热阻抗白色LED的发光效率。如果没有特殊的冷却部件,例如冷却风扇,原型梁是300lm的LED模块。由于东芝照明在试制方面拥有丰富的经验,因此由于模拟分析技术的进步,2006年后的白色LED超过60 LM / W,可以轻松使用灯和框架来提高导热率,或使用空气冷却风扇强制空气冷却。设计照明装置的散热的方法,没有特殊散热技术的模块结构也可以使用白色LED。


4.处理包装材料以抑制材料的劣化和透光率的降低


关于LED的寿命,目前的LED制造商正在采取措施来改变包装材料并将荧光材料分散在包装材料中,尤其是硅封装材料而不是传统的蓝色和近紫外线LED芯片。更有效地抑制材料的劣化和透光率的降低。由于环氧树脂吸收高达400-450nm波长的45%,因此硅质包封材料小于1%,并且亮度的减半小于10,000小时。硅质包装材料可以延伸至约40,000小时,与照明设备的设计寿命几乎相同,这意味着在使用照明设备期间不需要更换白光LED。然而,硅质树脂是高度弹性和柔软的材料,有必要使用不划伤硅树脂表面的制造技术。另外,由于在加工过程中硅质树脂容易地附着到粉末中,因此需要开发一种用于改善未来表面特性的技术。


虽然硅质包装材料可以保证LED的寿命40,000小时,但照明设备制造商的景色有不同的景色。主要论点是传统白炽灯和荧光灯的使用寿命定义为“亮度降低至小于30%”。如果转化为亮度低于30%的亮度,LED亮度为40,000小时,剩下约20,000小时。目前,有两种对策用于延长组件的使用寿命,即抑制白色LED的整体温度升高并停止使用树脂包装方法。


一般认为,如果上述两种寿命延长措施完全实现,则可以实现亮度为30%的40,000小时的要求。冷却LED发光LED的方法可用于冷却LED封装印刷电路板。主要原因是封装树脂的高温状态和强光照射会迅速恶化。根据阿列尼乌斯法律,温度将延长10次,寿命将延长2次。树脂包装的中断可以完全消除劣化因子,因为LED产生的光在封装树脂中反射。如果使用改变芯片侧的光行程方向的基于树脂的反射器,则反射器吸收光并急于提取光。较少的。这也是LED制造商一直使用陶瓷和金属包装材料的主要原因


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