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技术研发

提高LED防爆灯发光效率的十个技术点

发布日期:2021-04-27 | 关注:252

一、什么是LED防爆灯的发光效率?

LED防爆灯的发光效率就是指电光源的光视效能以消耗1W电功率产生多少流明光通量,也就是光通量与功率的比值,单位是流/瓦(1m/W)。一般的要求发光效率越高越好。不断完善LED防爆灯的发光效率,可以提高光输出强度,使资源的利用率变得更高。通常LED防爆灯厂家都是通过LED灯的原理来提高等的发光效率,就像下面这几种一样:

1、利用电极优化或电子晶体等来改善器件GaNLED电流的扩展特性;

2、提高电流分布的均匀性;

3、减少电流的聚集效应;

4、通过实现提高芯片的出光效率和转化效率,提高器件爹光电效应,提升产品的性能。

二、提高LED防爆灯发光效率的具体措施介绍:

1、LED防爆灯的灯珠晶粒外形的改变:改变LED防爆灯的矩形外观形状是一个有效提升发光效率的方法。可以根据光学原理去改。

2、LED防爆灯表面粗话技术:将组件的内部以及外部的几何形状粗比,破坏光线在组件内部的全反射,提升组件的使用效率。粗化方法基本上是在组件的几何形状上形成规则的凹凸形状,而这种规则分布的结构也依所在位置的不同分成了两种形式,一种是在组件内设置凹凸形状,另一种方式是在组件上方制作规则的凹凸形状,并在组件背面设置反射层。目前若使用波长为405nm的紫外组件,可多得43%外部量子效率,取出效率为60%。是目前位置全球最高的外部量子效率与取出效率。

3、LED防爆灯芯片黏贴技术:是为了减少GaAs基板对LED所放出光线的吸收,部分研究机构提出透明基板是粘贴技术。这也是LED灯芯片的研究方向之一。

4、LED防爆灯覆晶封装技术:用FlipChip结构代替蓝宝毛基板的GaN系列的材料即将传统的组件反置,并在p型电极上方制作反射率较高的反射层,藉以将原先从组件上方发出的光线从组件其它的发光角度导出,而由蓝宝石基板端缘取光。这样的方法因为降低了在电极侧的光损耗,可有接近于传统封装方式两倍左右的光量输出。另一方面,因为覆晶结构可直接藉由电极或是凸块与封装结构中的散热结构直接接触,而大幅提升组件的散热效果,进一步提升组件的光通量。

5、LED防爆灯透明衬底技术:去除GaAs衬底,代之于全透明的GaP晶体。由于芯片内除去了衬底吸收区,使量子效率从4%提升到了25‐30%。为进一步减小电极区的吸收,有人将这种透明衬底型的InGaAlP器件制作成截角倒锥体的外形,使量子效率有了更大的提高。

6、LED防爆灯金属膜反射技术:即MB制程,首先去除GaAs衬底,然后在其表面与Si基底表面同时蒸镀Al质金属膜,然后在一定的温度与压力下熔接在一起。如此,从发光层照射到基板的光线被Al质金属膜层反射至芯片表面,从而使器件的发光效率提高2.5倍以上。

7、LED防爆灯表面微结构技术:表面微结构制程是提高器件出光效率的又一个有效技术,该技术的基本要点是在芯片表面刻蚀大量尺寸为光波长量级的小结构,每个结构呈截角四面体状,如此不但扩展了出光面积,而且改变了光在芯片表面处的折射方向,从而使透光效率明显提高。测量指出,对于窗口层厚度为20μm的器件,出光效率可增长30%。当窗口层厚度减至10μm时,出光效率将有60%的改进。对于585‐625nm波长的LED器件,制作纹理结构后,发光效率可达30lm/w,其值已接近透明衬底器件的水平。

8、LED防爆灯倒装芯片技术:通过MOCVD技术在兰宝石衬底上生长GaN基LED结构层,由P/N结发光区发出的光透过上面的P型区射出。由于P型GaN传导性能不佳,为获得良好的电流扩展,需要通过蒸镀技术在P区表面形成一层Ni‐Au组成的金属电极层。P区引线通过该层金属薄膜引出。为获得好的电流扩展,Ni‐Au金属电极层就不能太薄。为此,器件的发光效率就会受到很大影响,通常要同时兼顾电流扩展与出光效率二个因素。但无论在什么情况下,金属薄膜的存在,总会使透光性能变差。此外,引线焊点的存在也使器件的出光效率受到影响。采用GaNLED倒装芯片的结构可以从根本上消除金属薄膜透光性能差,发光效率差的现象。

9、LED防爆灯芯片键合技术:随着对键合机理的逐渐认识和键合制程技术的逐渐成熟,多种不同材料的芯片之间已经能够实现互相键合,从而可能形成一些特殊用途的材料和器件。如在硅片上形成硅化物层再进行键合就可以形成一种新的结构。由于硅化物的电导率很高,因此可以代替双极型器件中的隐埋层,从而减小RC常数。

10、LED防爆灯激光剥离技术:激光剥离技术(LLO)是利用激光能量分解GaN/蓝宝石接口处的GaN缓冲层,从而实现LED外延片从蓝宝石衬底分离。技术优点是外延片转移到高热导率的热沉上,能够改善大尺寸芯片中电流扩展。n面为出光面:发光面积增大,电极挡光小,便于制备微结构,并且减少刻蚀、磨片、划片。更重要的是蓝宝石衬底可以重复运用。 

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