分析高亮LED芯片結構應用

目前，LED芯片技術的發展關鍵在于基底材料和晶圓生長技術。基底材料除了傳統的藍寶石材料、硅(Si)、碳化硅(SiC)以外，氧化鋅(ZnO)和氮化鎵(GaN)等也是當前研究的焦點。無論是重點照明和整體照明的大功率芯片，還是用于裝飾照明和一些簡單輔助照明的小功率芯片，技術提升的關鍵均圍繞如何研發出更高效率、更穩定的芯片。因此，提高LED芯片的效率成為提升LED照明整體技術指標的關鍵。

　　在短短數年內，借助芯片結構、表面粗化、多量子阱結構設計等一系列技術的改進，LED在發光效率出現重大突破，LED芯片結構的發展如圖1所示。相信隨著該技術的不斷成熟，LED量子效率將會得到進一步的提高，LED芯片的發光效率也會隨之攀升。

　　薄膜芯片技術是生產超亮LED芯片的關鍵技術，可以減少側向的出光損失，通過底部反射面可以使得超過97%的光從正面輸出(圖2)，不僅大大提高LED發光效率，也簡易透鏡的設計。

　　圖1LED芯片結構的發展歷程

　　圖2普通LED和薄技技術LED的正面出光率比較

　　三大封裝技術介紹

　　高功率LED封裝技術可區分為單顆芯片、多芯片整合及芯片板上封裝三大類，以下將進行說明。

　　發光效率、散熱、可靠性為單顆芯片封裝優勢

　　單顆芯片封裝是封裝技術中應用最多的，其主要的技術瓶頸在于芯片的良率、色溫的控制及熒光粉的涂敷技術，而歐司朗光電半導體的Golden DRAGON Plus LED，采用硅膠封裝，其封裝外型及內部簡要結構如圖3所示。該LED具有170度的光束角，能理想地配合二次光學透鏡或反光杯，其硅膠透鏡有著耐高溫及低衰減的特性。獨特的封裝設計進一步提升LED的散熱性能，使產品的熱阻控制在每瓦6.5℃左右，有助于降低熱阻。另外，熒光粉的特定配制使LED的色溫覆蓋冷白、中性白和暖白范圍。單芯片封裝的優勢在于光效高、易于散熱、易配光及可靠性。

　　圖3歐司朗光電半導體Golden DRAGON Plus LED的封裝外型及內部結構

　　多芯片整合封裝于小體積內可達高光通量

　　多芯片整合組件是目前大功率LED組件最常見的另一種封裝形式，可區分為小功率和大功率芯片整合組件兩類，前者以六顆低功率芯片整合的1瓦大功率LED組件最典型，此類組件的優勢在于成本較低，是目前不少大功率組件的主要制作途徑。大功率芯片結合以OSTARSMT系列為代表，其封裝外型如圖4所示，通過優化設計，可使最終產品的熱阻控制在每瓦3.1℃，同時可以驅動高達15瓦的高功率。該封裝的優勢在于在很小的空間內達到很高的光通量。

　　圖4歐司朗光電半導體OSTARSMTLED的封