LED多芯片集成功率光源及发展趋势

    1 实现白光led的方法

方式	源	发光材料	备注
单芯片	蓝色LED	InGaN/YAG荧光粉	已实用
	蓝色LED	InGaN/荧光染料	蓝光激发产生蓝绿红三色染料
	蓝色LED	ZnSe	外延层出现蓝光，激发衬底出黄光
	紫外LED	InGaN/荧光粉	紫外光激发三基色荧光粉
双芯片	蓝色LED+黄绿LED	InGaN/GaP	补色产生白光
	蓝色LED+黄色LED	InGaN/AlGaInP	补色产生白光
三芯片	蓝色LED+绿色LED+红色LED	InGaN/AlGaInP	三基色

    2  实现大功率LED的方法

1. 大功率 LED单芯片封装
2. 多芯片小功率LED芯片封装

    3 多芯片小功率LED封装的优缺点

　　优点：

1. 芯片成本较低
2. 光效更高，光衰更慢
3. 芯片货源充足，适合中国的国情（不能生产大功率芯片）
4. 单位面积的芯片数可灵活设计，可以根据需要封装成不同的点光源或者面光源
5. 通过不同组合可以适应不同的电压和电流，适应驱动器设计，从而提高整体光效
6. 易于解决散热问题

　　缺点：

1. 工艺较复杂
2. 光源体积更大
3. 出现可靠性问题的几率更高
4. 对二次光学系统的设计要求高

    4 需要解决的主要问题

1. 寿   命
2. 光   效
3. 工   艺
4. 可靠性
5. 成   本

　　—寿命

• 影响寿命的因素包括芯片、荧光粉、加工工艺、工作点设定和环境温度等等。
• 降低PN结到基板的热阻，设计良好的散热条件十分关键。

　　—光效

• 影响光效的因素主要是芯片光效、荧光粉的选择和涂敷（三基色的比例）、光学系统的设计和制作、驱动器效率。
• 在芯片确定后，光学系统起着决定性的作用。

　　—工艺

• LED光源的制作是光机电的结合，工艺的设计和制造十分重要。
• 光效、寿命、可靠性等均与工艺密切相关。
• 工艺问题包括芯片筛选、贴片的一致性、焊接的可靠性、退火温度和时间、光学系统的制作等。

　　—可靠性

• 可靠性问题是最突出的问题。
• 影响可靠性的因素贯穿在自原始芯片到封装过程的所有环节。
• 焊接工艺、退火工艺和驱动电路的设计至关重要。
• 要协调解决光效、光衰和可靠性之间的矛盾。

　　—成本

• 性/价比是影响LED照明推广应用的关键。
• 小功率应用中，多芯片光源的优势体现不出来。多芯片光源的对手是单芯片大功率LED。
• 采用更低成本的小功率芯片与微细加工技术的完美结合，实现高性/价比。

    5  目前进展

• —3W多芯片光源
• —1W多芯片光源
• —5W多芯片光源
• —22W灯板制作的广告射灯
• —270W墙体射灯样品
• —2-5W射灯
• —3-7W水下射灯

    6 发展趋势

1. 单芯片功率将越来越大，但要用于大功率照明还需要集成。
2. 多芯片集成技术将成为LED照明的关键技术。
3. 多芯片方法目前将主要用于单芯片功率难以达到的地方。
4. 由于方法本身所决定，三基色将在多芯片集成方法得到快速使用。
5. 微细工艺的技术进步，二次、三次光学系统的使用，将使多芯片光源的光效以数倍的速度提高。
6. 随着芯片的发展，多芯片光源的性/价比将迅速得到提高，价格的障碍将很快打破。