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幾種前沿領域的LED 封裝器件
來源: | 作者:id20480650 | 發布時間: 2017-07-19 | 3580 次瀏覽 | 分享到:
LED 器件的封裝已有四十年的歷史,近幾年隨著LED 產業的迅速發展,LED 的應用領域不斷擴大,于是對LED 器件的封裝形式及性能提出了更高、更特別的要求。為滿足各種LED 應用領域的不同要求,各LED 封裝企業推出了各種性能先進、可靠的LED 器件,既滿足了應用端的要求,同時也推動了LED 封裝技術的進步。
1 幾種前沿領域的LED 封裝器件
1.1 高亮度、低衰減和完美配光的紅、綠、藍直插式橢圓形LED
    在戶外大尺寸、高亮度、動態性、耐候性顯示領域,LED 顯示屏無疑是唯一的選擇。近幾年,隨著性價比的提高,全彩LED 顯示屏已取代單雙色顯示屏成為戶外顯示屏的主流產品,在戶外廣告、信息顯示、舞臺背景、樓宇裝飾、戶外招牌等領域大放異彩。2008 年北京奧運會上高科技LED 顯示產品更是讓世人深刻意識到LED 顯示的優勢所在。
    目前,戶外大型彩色LED 顯示屏的顯示器件中90%為紅、綠、藍直插式橢圓形LED。由于每平方米戶外LED 顯示屏包含上萬顆LED 器件,每塊上百平方米的彩色顯示屏包含有上百萬顆LED,故用于此類顯示屏的橢圓形LED 屬于高端LED 領域,需具備以下優異特性:(1)高亮度;(2)抗靜電;(3)一致性(波長、高亮、角度);(4)低衰減;(5)低失效率;(6)紅、綠、藍配光一致性。
    眾所周知,此領域的LED 器件在一段時間內被國外品牌所壟斷。可喜的是,近兩年國內封裝技術已有很大進步,在上述五個方面已有趕超國外品牌的趨勢。
    高亮度方面,隨著芯片制造工藝的進步,目前國產最高亮度的芯片已經能夠接近或達到國外水平,并達到高效節能的目的。高抗靜電方面,目前橢圓形LED 的抗靜電能力已達4,000V(人體模式),能滿足應用端苛刻的生產和應用環境。
    高一致性方面,波長、亮度通過分光分色機能有效篩分,角度的一致性方面通過精密的固晶、封膠設備和良好的工藝管控,再加上優異的橢圓透鏡設計,能夠很好地達到同一機種不同批次的角度一致性,使角度的離散性能控制在有效規格范圍之內。低衰減方面,通過選用抗UV 性能高的外封膠水、性能優異的固晶底膠及低熱阻的散熱結構設計,現已能有效控制LED 的衰減,尤其是藍色和綠色LED 的衰減控制在3,000 小時20mA(常溫點亮后10%以內),從而使紅、綠、藍的衰減很小并保持一致性,使彩色LED 顯示屏長時間使用也不至于出現亮度下降、色彩失真的現象。
    低失效率方面,通過選用高匹配性的封裝物料、先進的封裝工藝和嚴格的品質管控,使得LED 器件的失效率在正常工作3,000 小時內小于30PPM,達到國際同類水平。紅、綠、藍配光一致性方面,通過優異的電腦光學設計軟件及對封裝特性的透徹了解,設計出高度配光一致性的紅、綠、藍橢圓透鏡模具,使得LED 全彩顯示屏在任意角度的白平衡具有相對一致性,從而保證LED 彩色顯示屏色彩的還原性和逼真性。
    以上五項性能的完美結合,才能符合高端全彩LED 顯示屏的需求。
    目前,此類橢圓形紅、綠、藍LED 在戶外全彩LED 顯示屏的應用中,國產LED 已占居半壁江山,其中高端產品已能與國外產品相抗衡。
1.2 高防護等級戶外SMD 型LED
    貼片型LED 簡稱SMD,是一種新型的LED 器件,尤其是頂部發光TOP 型SMD 具有小尺寸、超薄型、高亮度、大角度等特點。但此類器件往往用于戶內,不具備戶外防護性能。隨著近幾年SMD 器件戶外使用需求的增多,尤其是戶外全彩顯示屏及對戶外樓宇亮化的需求,高防護等級的戶外型SMD 應運而生。SMD 用于戶外全彩SMD 顯示屏,具有超小像素點間距、生產效率高、水平垂直角度大、混色效果好、對比度高等優點,隨著SMD 亮度的提高,現已能滿足20mm 點間距戶外顯示屏5,000 尼特亮度的要求。
    戶外高防護等級SMD 需滿足耐高溫、耐高濕、耐紫外線的苛刻條件,故在金屬支架與PPA 材料的粘合性能、外封膠水的抗UV 性能、PPA 材料抗UV性能、外封膠水與PPA 的粘合性能、外封膠水的滲透性能等關鍵要素上需通過選材、試驗工藝和管控來全面解決。
    目前具備高防護等級戶外型SMD 技術的公司并不多,預計此種類型SMD 的推出將極大地推動SMD 在戶外顯示照明中的應用,減少以前因加裝防水設計而額外增加的成本,并能簡化設計。
1.3 廣色域、低衰減、高色溫穩定性的白色SMD型LED
    在未來五年內,LED 器件的一個重要應用領域將是大尺寸液晶顯示屏背光源,尤其是大尺寸液晶電視。傳統的液晶CCFL 背光由于不環保、能耗高、色域窄、壽命短等缺點,正在逐步被淘汰。據報道,因LED 背光源具有長壽命、低功耗、廣色域等優點,2009 年7 月份出貨的筆記本電腦的液晶屏背光源中,LED 背光已占有40%的份額。
    盡管液晶LED 背光源除了白色SMD 的解決方案以外,還有RGB 混色的解決方案,但因經濟和技術原因,此方案已基本退出市場,白色SMD 成為目前液晶LED 背光的主流方案。
    用于大尺寸液晶顯示屏背光源的白色SMD 需具備以下性能:(1)高光效;(2)低衰減;(3)廣色域;(4)高色溫穩定性。
    目前廣色域白色SMD 較領先的光效水平平均在50~60lm/W,不同尺寸的LED 芯片、不同的封裝形式、不同的熒光粉配比會有不同的光效。廣色域白色SMD 的光效與非廣色域白色SMD 的光效還有較大差距,前者只有約60%左右,尚待進一步提高,以降低能耗。
    廣色域白色SMD 的衰減水平是一項重要指標,除與常規白色SMD 的衰減因素有關外,還主要與廣色域熒光粉的穩定性有關,需選擇穩定性好的廣色域熒光粉以及相匹配的高性能熒光膠。
    白色SMD 的色域決定了大尺寸液晶顯示屏的色彩鮮艷度和逼真度,故需選擇具有產生RGB 三種波峰的高效率熒光粉來實現。目前常見的是RG 熒光粉配藍色芯片的方案。
    廣色域白色SMD 的色域穩定性將影響整個液晶顯示屏的色彩一致性和穩定性,因為液晶背光模組通常由幾百顆SMD 組成,這幾百顆SMD 的色溫長期穩定和一致將直接影響液晶顯示屏的色彩穩定表現。
    隨著大尺寸液晶顯示屏背光LED 需求的強勁增長,廣色域SMD 封裝技術將更加完善。

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