Absen Global / English
Asia-Pacific
中国 / 简体中文
日本 / Japanese
Africa / Français
Europe
Europe Office
Website/English
Deutsch / German
Français / French
русский / Russian
Español / Spanish
Latin America
Español / Mexico
Português / Brasil
North America/English

高亮度LED的封装光通原理(上)



用LED背光取代手持装置原有的EL背光、CCFL背光,不仅电路设计更简洁容易,且有较高的外力抗受性。用LED背光取代液晶电视原有的CCFL背光,不仅更环保而且显示更逼真亮丽。用LED照明取代白光灯、卤素灯等照明,不仅更光亮省电,使用也更长效,且点亮反应更快,用于车灯时能减少后车追撞率。

 

所以,LED从过去只能用在电子装置的状态指示灯,进步到成为液晶显示的背光,再扩展到电子照明及公众显示,如车用灯、交通号志灯、看板讯息跑马灯、大型影视墙,甚至是投影机内的照明等,其应用仍在持续延伸。

 

更重要的是,LED的亮度效率就如同摩尔定律(Moore''''s Law)一样,每24个月提升一倍,过去认为白光LED只能用来取代过于耗电的白炽灯、卤素灯,即发光效率在1030lm/W内的层次,然而在白光LED突破60lm/W甚至达100lm/W后,就连萤光灯、高压气体放电灯等也开始感受到威胁。

 

虽然LED持续增强亮度及发光效率,但除了最核心的萤光质、混光等专利技术外,对封装来说也将是愈来愈大的挑战,且是双重难题的挑战,一方面封装必须让LED有最大的取光率、最高的光通量,使光折损降至最低,同时还要注重光的发散角度、光均性、与导光板的搭配性。

 

另一方面,封装必须让LED有最佳的散热性,特别是HB(高亮度)几乎意味著HP(High Power,高功率、高用电),进出LED的电流值持续在增大,倘若不能良善散热,则不仅会使LED的亮度减弱,还会缩短LED的使用寿命。

 

所以,持续追求高亮度的LED,其使用的封装技术若没有对应的强化提升,那么高亮度表现也会因此打折,因此本文将针对HB LED的封装技术进行更多讨论,包括光通方面的讨论,也包括热导方面的讨论。

 

附注1:一般而言,HB LED多指8lm/W(每瓦8流明)以上的发光效率。

 

附注2:一般而言,HP LED多指用电1W(瓦)以上,功耗瓦数以顺向导通电压乘以顺向导通电流(Vf×If,f=forward)求得。

 

裸晶层:「量子井、多量子井」提升「光转效率」

 

虽然本文主要在谈论LED封装对光通量的强化,但在此也不得不先说明更深层核心的裸晶部分,毕竟裸晶结构的改善也能使光通量大幅提升。

 

首先是强化光转效率,这也是最根源之道,现有LED的每瓦用电中,仅有15%20%被转化成光能,其余都被转化成热能并消散掉(废热),而提升此一转换效率的重点就在p-n接面(p-n junction)上,p-n接面是LED主要的发光发热位置,透过p-n接面的结构设计改变可提升转化效率。

 

前言:毫无疑问的,这个世界需要高亮度发光二极管(High Brightness Light-Emitting Diode;HB LED),不仅是高亮度的白光LED(HB WLED),也包括高亮度的各色LED,且从现在起的未来更是积极努力与需要超高亮度的LED(Ultra High Brightness LED,简称:UHD LED)。

 

用LED背光取代手持装置原有的EL背光、CCFL背光,不仅电路设计更简洁容易,且有较高的外力抗受性。用LED背光取代液晶电视原有的CCFL背光,不仅更环保而且显示更逼真亮丽。用LED照明取代白光灯、卤素灯等照明,不仅更光亮省电,使用也更长效,且点亮反应更快,用于煞车灯时能减少后车追撞率。

 

所以,LED从过去只能用在电子装置的状态指示灯,进步到成为液晶显示的背光,再扩展到电子照明及公众显示,如车用灯、交通号志灯、看板讯息跑马灯、大型影视墙,甚至是投影机内的照明等,其应用仍在持续延伸。

 

更重要的是,LED的亮度效率就如同摩尔定律(Moore''''s Law)一样,每24个月提升一倍,过去认为白光LED只能用来取代过于耗电的白炽灯、卤素灯,即发光效率在1030lm/W内的层次,然而在白光LED突破60lm/W甚至达100lm/W后,就连萤光灯、高压气体放电灯等也开始感受到威胁。

 

虽然LED持续增强亮度及发光效率,但除了最核心的萤光质、混光等专利技术外,对封装来说也将是愈来愈大的挑战,且是双重难题的挑战,一方面封装必须让LED有最大的取光率、最高的光通量,使光折损降至最低,同时还要注重光的发散角度、光均性、与导光板的搭配性。

 

另一方面,封装必须让LED有最佳的散热性,特别是HB(高亮度)几乎意味著HP(High Power,高功率、高用电),进出LED的电流值持续在增大,倘若不能良善散热,则不仅会使LED的亮度减弱,还会缩短LED的使用寿命。

 

所以,持续追求高亮度的LED,其使用的封装技术若没有对应的强化提升,那么高亮度表现也会因此打折,因此本文将针对HB LED的封装技术进行更多讨论,包括光通方面的讨论,也包括热导方面的讨论。

 

附注1:一般而言,HB LED多指8lm/W(每瓦8流明)以上的发光效率。

 

附注2:一般而言,HP LED多指用电1W(瓦)以上,功耗瓦数以顺向导通电压乘以顺向导通电流(Vf×If,f=forward)求得。

 

裸晶层:「量子井、多量子井」提升「光转效率」

 

虽然本文主要在谈论LED封装对光通量的强化,但在此也不得不先说明更深层核心的裸晶部分,毕竟裸晶结构的改善也能使光通量大幅提升。

 

首先是强化光转效率,这也是最根源之道,现有LED的每瓦用电中,仅有15%20%被转化成光能,其余都被转化成热能并消散掉(废热),而提升此一转换效率的重点就在p-n接面(p-n junction)上,p-n接面是LED主要的发光发热位置,透过p-n接面的结构设计改变可提升转化效率。

 

关于此,目前多是在p-n接面上开凿量子井(Quantum Well;QW),以此来提升用电转换成光能的比例,更进一步的也将朝更多的开凿数来努力,即是多量子井(Multiple Quantum Well;MQW)技术。

 

裸晶层:「换料改构、光透光折」拉高「出光效率」

 

亮度提升的LED已经跨足到公众场合的号志应用,此为国内工地外围的交通方向指示灯,即是用HB LED所组构成。

 

附注3:AlGaInP(磷化铝镓铟)也称为「四元发光材料」,即是以Al、Ga、In、P四种元素化合而成。

 

附注4:在一般的图形结构解说时,p-n接面也称为「发光层,emitting layer或active layer、active region」。

 

附注5:除了减少光遮、增加反射外,有时换用不同技术的用意是在于规避其它业者已申请的专利。

 

各种AlGaInP LED的发光效能强化法,由左至右为技术先进度的差别,最左为最基础标准的LED几何结构,接著开始加入DBR(Distributed Bragg Reflector)反射层,再来是有DBR后再加入电流局限(Current Blocking)技术,而最右为晶元光电的OMA(Omni-directional Mirror Adherence)全方位镜面接合技术,该技术也将基板材质从GaAs换成Si。
 

艾比森LED显示屏,户内外两用,弧型拼接,快速安装!租赁、演义、展会首选的租赁屏!LED显示屏可任意弧度弯曲,满足弧形、异形等舞台创意需求。艾比森LED显示屏,连续10年出口第一,世界首选艾比森。

 

知识来源于互联网,如有版权问题,请联系修改。

Back
Top