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半导体

大功率LED集成光源(COFB光源)开发及应用

 


各位领导、各位来宾,上午好!我在这里跟大家共同分享一下我们公司在LED集成封装上面取得的一些成功经验吧。


我跟大家要介绍的是,从LED光源发展状况、LED光源发展的特点等等几个方面介绍一下LED集成封装取得的一些成功经验。


第一个是LED光源发展的一些基本状况。70年代开始我们灯泡式的小的××封装,到后期表面的封装,以及发展到目前的集成封装。高功率LED封装技术发展历程,前面所说的封装方式到现在的封装。目前LED光源的发展状况。LED光源市场还是以支架式、贴片式、功率型这三种类型产品为主。支架式和贴片式产品日趋成熟,但随着成本压力的升高和市场竞争的激烈,以往的高利润空间将一去不复返,随之而来的是几家龙头企业利用雄厚的资金和资源独霸市场。功率型LED目前主要分为分立和集成两种封装形式。集成封装主要是解决目前LED发光过程中的热点效应问题。大功率的LED封装,前面提到分立封装和集成封装模式两种。


目前我们普遍采用的集成封装是COB方式,但是由于光效问题、散热问题无法解决,所以导致目前产品的可靠性很难得到保障。随着近几年新材料技术的发展,相关技术难题逐步得到相对解决。我们现在目前采用COFB,解决LED发光过程热点效用问题。


国外的一些LED情况,像美国的普瑞、日本的西铁城等等。这是他们一些产品的照片。


集成封装相对于传统的LED封装的优点。减少支架制造工艺,不需要回流焊,灯具安装方便。热阻较低,一般为0.3—5摄氏度/W。可以做到面发光,减少配光的亮度损失。高出光密度,提高点光源的光通量数值。可降低成本,主要包含封装成本,光引擎模组及透镜成本。


集成封装目前存在的难点问题。热量管理问题。对光源自身而言,集成光源的晶片距离较近,导致热流密度过高,以致芯片工作时结温超过设计许可范围,器件寿命下降。对灯具而言,由于COB热密度高,需要将热量迅速进行扩散,传递到环境中间去才能够控制结温对于光效而言,导致发光效率降低,等等就是存在的一些问题。统一标准问题。随着LED迅猛发展,LED集成光源的封装形式也是多种多样的,它的结构形式、光电参数、按规要求等等,目前没有一个统一的标准前提。集成光源存在批量生产及工艺控制问题,就是很难产业化。


我们公司目前推出的新型封装集成光源COFB,是利用平板热管的相变冷却原理,解决LED的热点效应,能够有效的降低芯片的结温,提高光源的可靠性。同时也能够降低封装成本,简化科学灯具的一些开发流程,减少一些材料。


我们针对COFB的LED器件的优化设计。针对芯片结构布局、尺寸等优化设计。第二个针对COFB的螺旋、凹嵌的结构形式,采用新型的图形基板,高反涂层等优化设计。同时对于特殊的荧光粉散热分析,最优化的敷涂模式提高转换效率。


均温板是很简单的相变散热机理。首先进行汽化,吸收发光过程当中所产生的大量热量,最后进行冷却的时候释放前期所吸收的热量,这样形成一个循环的过程,将LED芯片发光过程当中所产生的热量迅速带走。


均温板有良好的散热和导热性能,是因为有优异的均温性能和热扩展性能。


目前来讲刚才各位专家其领导也提到了普通产品发光效率在80到100lm/w,但是目前我们经过封装测试的结果是我们能够做到105到130lm/w。同时芯片结温可以控制70摄氏度以下,目前经过长期的实验之后,连续工作六七个小时没有明显的光衰。这是我们COFB光源与普通光源的参数指标。目前我们普通的可以做到108lm/w,超高亮度的可以做到126lm/w。


这是我们COFB光源和普通封装光源的一个对比参数表。这是前面对比的曲线图。从对比的曲线图可以看出COFB光源比COB光源来讲,色温变化很小。这是我们实验过程,采用了COFB光源和和COB光源的一些测试结果。硅胶表面温度,COB光源达到167度,对于COFB光源达到86摄氏度。这是我们COFB光源和COB光源的图片展示和效果的测试结论。对于COFB光源来讲,不仅没有热点效应,并且温度分布相对均衡。这是我们经过手工焊接过程当中的两个COFB光源的模拟图形。


我们把COFB光源应用到路灯模组这边,就是张教授提到的。如果出现个别损害的时候,更换部分就可以了。这是我们集成封装光源应用的一个产品、一个照片。集成封装的这种方式,COFB封装方式能够与传统的路灯的一些优势继续保持,跟我们这个产品有效结合,可以进行简单的路灯生产安装模式。这是我们实际应用的一个产品照片,这是一个实景照片。照片的左边是原来的,照片的右边是我们LED灯具。我们主干道是采用180W的LED路灯代替400W的高压钠灯,辅导采用120W的LED灯具代替400W的高压钠灯。根据测试的情况,平均照度,LED路灯能够达到22.5LUX,高压钠灯只有13.68。就是平均照度比它高。这是更换以后的产品照明效果。这是我们经过COFB光源测试点的情况,这是参数。从前面分析来讲,可以实行LED在照明当中所带来的节能效果。


谢谢各位!



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