《電子技術(shù)應(yīng)用》
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高功率LED封裝比較:K1導(dǎo)線架與陶瓷封裝
摘要: 隨著單位亮度不斷增加,,LED在照明領(lǐng)域的應(yīng)用愈來愈廣。為了持續(xù)增加LED的亮度,,提高單顆磊芯片的面積以及使用功率勢不可免,但如此一來亦拌隨著高熱量的產(chǎn)生,。
關(guān)鍵詞: 高功率LED LED封裝 陶瓷封裝
Abstract:
Key words :

  隨著單位亮度不斷增加,,LED在照明領(lǐng)域的應(yīng)用愈來愈廣,。為了持續(xù)增加LED的亮度,,提高單顆磊芯片的面積以及使用功率勢不可免,,但如此一來亦拌隨著高熱量的產(chǎn)生。

  在陶瓷封裝尚未普及前,,以Lumileds所提出的K1封裝形式,,在1W(或以上)的LED的領(lǐng)域己成為大家所熟知的產(chǎn)品。但是隨著市場對產(chǎn)品特性要求的提升,,封裝廠仍不斷地改良自家產(chǎn)品,。而利用薄膜平板陶瓷基板 (DPC Ceramic Substrate) 再加上molding直接制作光學(xué)鏡片的陶瓷封裝方式的引進(jìn),使得高功率LED封裝產(chǎn)品又多了一種選擇,。然而這幾年的實(shí)際產(chǎn)品驗(yàn)證,,讓國際大廠不約而同地往陶瓷封裝這個(gè)方向靠攏,其中的原因值得仔細(xì)思考,。

  K1與陶瓷封裝的比較,,最大的差異在于設(shè)計(jì)的概念:

  K1的最大優(yōu)勢在于有個(gè)金屬反光杯的結(jié)構(gòu),,使得LED磊芯片的背發(fā)光效率能充分應(yīng)用,。但是K1的結(jié)構(gòu)中的材料間彼此熱膨脹系數(shù)差異較大,如塑膠與金屬,,鏡片與導(dǎo)線架等,,在長期高功率的循環(huán)負(fù)載下,都可能使材料接口間產(chǎn)生間隙而使水氣進(jìn)入,。尤其在室外的照明應(yīng)用上,,使用環(huán)境更復(fù)雜,溫差,,水氣外,,還有環(huán)境污染所帶來的各種氣體,如硫..等,,都使K1的信賴性遭遇更多挑戰(zhàn),。

  而陶瓷封裝的設(shè)計(jì)重點(diǎn),則是著眼于信賴性,。利用陶瓷與金屬的高導(dǎo)熱性,,將高功率所產(chǎn)生的熱迅速導(dǎo)出封裝體外。再加上陶瓷與金屬,,或陶瓷與一次光學(xué)部份的高分子(硅膠)的熱膨脹系數(shù)差異較小,,應(yīng)此減少了材料間熱應(yīng)力所產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)。此外,,一次光學(xué)的硅膠是采用molding制程所制作,,一體成型并復(fù)蓋整個(gè)陶瓷基板,,兼具光學(xué)及保護(hù)作用,使陶瓷封裝的信賴性遠(yuǎn)高于K1,。當(dāng)然,,陶瓷封裝采用的是薄膜平板陶瓷,對于磊芯片的背光只能靠平面金屬來反射,,所以光的使用效率會比K1低一些,,但由于陶瓷封裝的本體溫度較低,所以兩者的效應(yīng)加總起來,,兩者的整體發(fā)光效率差異并不明顯,。

  至于生產(chǎn)效益或其他特性的比較,整理如圖1,。隨著陶瓷封裝制程不斷改進(jìn),,K1被陶瓷程取代的趨勢似乎是愈來愈明顯。

LED

圖1:K1與3535陶瓷基板封裝產(chǎn)品之綜合比較

  而實(shí)際在燈具的設(shè)計(jì)使用上,,陶瓷封裝也有其優(yōu)勢,。以球泡燈的應(yīng)用為例:

  隨著單位亮度不斷增加,LED在照明領(lǐng)域的應(yīng)用愈來愈廣,。為了持續(xù)增加LED的亮度,,提高單顆磊芯片的面積以及使用功率勢不可免,但如此一來亦拌隨著高熱量的產(chǎn)生,。

  在陶瓷封裝尚未普及前,,以Lumileds所提出的K1封裝形式,在1W(或以上)的LED的領(lǐng)域己成為大家所熟知的產(chǎn)品,。但是隨著市場對產(chǎn)品特性要求的提升,,封裝廠仍不斷地改良自家產(chǎn)品。而利用薄膜平板陶瓷基板 (DPC Ceramic Substrate) 再加上molding直接制作光學(xué)鏡片的陶瓷封裝方式的引進(jìn),,使得高功率LED封裝產(chǎn)品又多了一種選擇,。然而這幾年的實(shí)際產(chǎn)品驗(yàn)證,讓國際大廠不約而同地往陶瓷封裝這個(gè)方向靠攏,,其中的原因值得仔細(xì)思考,。

  K1與陶瓷封裝的比較,最大的差異在于設(shè)計(jì)的概念:

  K1的最大優(yōu)勢在于有個(gè)金屬反光杯的結(jié)構(gòu),,使得LED磊芯片的背發(fā)光效率能充分應(yīng)用,。但是K1的結(jié)構(gòu)中的材料間彼此熱膨脹系數(shù)差異較大,如塑膠與金屬,,鏡片與導(dǎo)線架等,,在長期高功率的循環(huán)負(fù)載下,都可能使材料接口間產(chǎn)生間隙而使水氣進(jìn)入。尤其在室外的照明應(yīng)用上,,使用環(huán)境更復(fù)雜,,溫差,水氣外,,還有環(huán)境污染所帶來的各種氣體,,如硫..等,都使K1的信賴性遭遇更多挑戰(zhàn),。

  而陶瓷封裝的設(shè)計(jì)重點(diǎn),,則是著眼于信賴性。利用陶瓷與金屬的高導(dǎo)熱性,,將高功率所產(chǎn)生的熱迅速導(dǎo)出封裝體外,。再加上陶瓷與金屬,或陶瓷與一次光學(xué)部份的高分子(硅膠)的熱膨脹系數(shù)差異較小,,應(yīng)此減少了材料間熱應(yīng)力所產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn),。此外,一次光學(xué)的硅膠是采用molding制程所制作,,一體成型并復(fù)蓋整個(gè)陶瓷基板,,兼具光學(xué)及保護(hù)作用,使陶瓷封裝的信賴性遠(yuǎn)高于K1,。當(dāng)然,,陶瓷封裝采用的是薄膜平板陶瓷,對于磊芯片的背光只能靠平面金屬來反射,,所以光的使用效率會比K1低一些,,但由于陶瓷封裝的本體溫度較低,,所以兩者的效應(yīng)加總起來,,兩者的整體發(fā)光效率差異并不明顯。

  至于生產(chǎn)效益或其他特性的比較,,整理如圖1,。隨著陶瓷封裝制程不斷改進(jìn),K1被陶瓷程取代的趨勢似乎是愈來愈明顯,。

LED

圖1:K1與3535陶瓷基板封裝產(chǎn)品之綜合比較

  而實(shí)際在燈具的設(shè)計(jì)使用上,,陶瓷封裝也有其優(yōu)勢。以球泡燈的應(yīng)用為例:

  圖2為1W的 K1及 3535陶瓷封裝實(shí)際外觀圖,,明顯地可以比較出,,陶瓷封裝的面積比K1小了3倍以上,這對于燈具中LED的排列上有了更大的彈性,。

LED

圖2:K 1與3535陶瓷封裝的外觀尺寸比較

  此外,, 陶瓷封裝的高度較低,因此在同樣的系統(tǒng)板上,陶瓷封裝所制作的燈泡可以避免掉局部暗區(qū)的問題,,如圖3,,4:

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圖3:3535陶瓷封裝與K1在球泡燈中的暗區(qū)比較(1)

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圖4:3535陶瓷封裝與K1在球泡燈中的暗區(qū)比較(2)

  陶瓷封裝的制程與傳統(tǒng)導(dǎo)線架的封裝制程及設(shè)備大多不相同,因此目前大部份都是由歐美各龍頭廠所供應(yīng),,國內(nèi)各大廠都尚在試產(chǎn)的階段,。并日電子目前已完成所有陶瓷封裝的信賴性測試,并已設(shè)置完月產(chǎn)6kk的量產(chǎn)線,,未來預(yù)計(jì)再擴(kuò)充至月產(chǎn)30kk,。并日電子將致力于高功率LED陶瓷封裝,并使陶瓷封裝成為照明應(yīng)用最佳的解決方案,。

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