改進(jìn)led光通量

1、改進(jìn)封裝技術(shù)改進(jìn)封裝技術(shù)提高提高HBLED光通量光通量毫無(wú)疑問(wèn)，這個(gè)世界需要高亮度發(fā)光二極管（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(lái)更是積極努力與需要超高亮度的LED（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(jiǎn)潔容易，且有較高的抗外力性。用LED背光取代液晶電視原有的CCFL背光，不僅更環(huán)保而且顯示更逼真亮麗。用LED照明取代白光燈、

2、鹵素?zé)舻日彰?，不僅更光亮省電，使用也更長(zhǎng)效，且點(diǎn)亮反應(yīng)更快，用于煞車(chē)燈時(shí)能減少后車(chē)追撞率。所以，LED從過(guò)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(chē)用燈、交通信號(hào)燈、信息廣告牌、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（Moe＇＇sLaw）一樣，每24個(gè)月提升一倍，過(guò)去認(rèn)為白光LED只能用來(lái)取代過(guò)于耗電的白熾燈、鹵素?zé)簦窗l(fā)光效率在

3、10～30lmW內(nèi)的層次，然而在白光LED突破60lmW甚至達(dá)100lmW后，就連熒光燈、高壓氣體放電燈等也開(kāi)始感受到威脅。雖然LED持續(xù)增強(qiáng)亮度及發(fā)光效率，但除了核心的熒光質(zhì)、混光等專(zhuān)利技術(shù)外，對(duì)封裝來(lái)說(shuō)也將是愈來(lái)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。另一方面，封裝必須讓LED有最佳的散熱性，特別是HB（高亮度）幾乎意味

4、著HP（高功率、高用電），進(jìn)出LED的電流值持續(xù)在增大，倘若不能良好散熱，則不僅會(huì)使LED的亮度減弱，還會(huì)縮短LED的使用壽命。所以，持續(xù)追求高亮度的LED，其使用的封裝技術(shù)若沒(méi)有對(duì)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(duì)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。裸晶層：裸晶層：“量子井、多量子井量子井、多量子井”提升提升“光轉(zhuǎn)效率光轉(zhuǎn)效率”雖然本文主要在談?wù)揕ED封裝對(duì)光通量的強(qiáng)化，但

5、在此也不得不先說(shuō)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。首先是強(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％～2％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pn接面（pnjunction）上，pn接面是LED主要的發(fā)光發(fā)熱位置，透過(guò)pn接面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改變可提升轉(zhuǎn)化效率。目前多是在pn接面上開(kāi)鑿量子井（QuantumWell；QW），以此來(lái)提升用電轉(zhuǎn)換成光能的

6、比例，更進(jìn)一步的也將朝更多的開(kāi)鑿數(shù)來(lái)努力，即是多量子井（MultipleQuantumWell；MQW）技術(shù)?！皳Q料改構(gòu)、光透光折換料改構(gòu)、光透光折”拉高拉高“出光效率出光效率”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)不同的就逐一獨(dú)立、分離、離散性的封裝來(lái)說(shuō)，也要因應(yīng)不同的應(yīng)用而有不同的封裝外觀。若是作為穿孔性焊接的狀態(tài)指示燈則只要采行燈泡（Lamp）型態(tài)的封裝（俗稱(chēng)成“炮彈型”），即便是此也還

7、有透鏡型態(tài)（LensType）的區(qū)別，如典型Lamp、卵橢圓Oval、超卵橢圓SuperOval、平直Flat等。而若是表面黏著型，也有頂視TopView、邊視SideView、圓頂Dome等。為何要有各種不同的透鏡外型？就一般而言，Lamp用來(lái)做指示燈號(hào)、Oval用于戶外標(biāo)示或號(hào)志、TopView用來(lái)做直落式的背光、Flat與SideView配合導(dǎo)光板（GuidePlate）作側(cè)邊入光式的背光、Dome作為小型照明燈泡、小型閃光燈等。

8、外型不同、應(yīng)用不同，發(fā)光的可視角度（ViewAngle）也就不同，此部分也就再次考驗(yàn)封裝設(shè)計(jì)。運(yùn)用不同的設(shè)計(jì)方式，可以獲得不同的發(fā)光角度、光強(qiáng)度、光通量，此方面常見(jiàn)的做法有四：中軸透鏡Axiallens、平直透鏡Flatlens、反射杯Reflectivecup、島塊反射杯Reflectivecupbyisl。一般的Lamp用的即是中軸透鏡法，Dome及OvalSuperOval等也類(lèi)似，但OvalSuperOval的光亮比Lamp更集

9、中在軸向的小角度內(nèi)。而Flat則是用平直透鏡法，好處是光視角比中軸透鏡法更大，但缺點(diǎn)是光通量降低、光強(qiáng)度減弱。至于TopView、SideView等則多用反射杯或島塊反射杯，此作法是在封裝內(nèi)加入反射鏡，對(duì)部分發(fā)散角度的光束進(jìn)行反射、折射等收斂動(dòng)作，使角度與光強(qiáng)度能取得平衡。就技術(shù)難易來(lái)說(shuō)，只用上透鏡的Axiallens、Flatlens較為簡(jiǎn)易，只要考慮透射與光束發(fā)散性，相對(duì)的有Reflectivecup就不同了，原有的透射、發(fā)散都要考

10、慮，還要考慮反射、折射以及光束收斂，更加復(fù)雜。材質(zhì)方面，透鏡部分除了可持續(xù)用原有的覆膠材質(zhì)外也可以改用其它材質(zhì)，因?yàn)橥哥R已較為講究光透而不講究裸晶防護(hù)，如此還可采行塑料（Plastic）、壓克力（Acrylic）、玻璃（Glass）、聚碳酸酯（Polycarbonate）等，且如之前所述，光透性與波長(zhǎng)有關(guān)，不同波長(zhǎng)光透度不同，再加上有不同的材質(zhì)可選擇，甚至要為透鏡上色，好增加光色的對(duì)比度，或視應(yīng)用場(chǎng)合的裝飾效果（玩具、圣誕樹(shù)），還有前面

11、的透鏡、反射杯等幾何設(shè)計(jì)等，以上種種構(gòu)成了LED光通上的第四道課題。結(jié)語(yǔ)結(jié)語(yǔ)HBLED被人強(qiáng)調(diào)為“綠色照明”，言下之意“環(huán)?！笔瞧浜艽蟮脑V求點(diǎn)，所以不僅要無(wú)鉛（PbFree）封裝，還要合乎今日歐洲RoHS（限用危害物質(zhì)指令）的法令規(guī)范，無(wú)論封裝與LED整體都不能含有汞、鎘、六價(jià)鉻（hexavalentchromium）、多溴聯(lián)苯（PolyBrominatedBiphenyls；PBB）、多溴聯(lián)苯醚（PolyBrominatedDiphe