大功率照明级LED的封装技术

        3、  功率型LED的进展

        功率型LED的研制起始于20世纪60年代中期的GaAs红外光源，由于其可靠性高、体积小、重量轻，可在低电压下工作，因此被首先用于军用夜视仪，以取代原有的白炽灯，20世纪80年代InGaAsP/InP双异质结红外光源被用于一些专用的测试仪器，以取代原有的体积大、寿命短的氙灯。这种红外光源的直流工作电流可达1A，脉冲工作电流可达24A。红外光源虽属早期的功率型LED，但它一直发展至今，产品不断更新换代，应用更加广泛，并成为当今可光功率型LED发展可继承的技术基础。

        1991年，红、橙、黄色AlGaInP功率型LED的实用化，使LED的应用从室内走向室外，成功地用于各种交通信号灯，汽车的尾灯、方向灯以及户外信息显示屏。蓝、绿色AlGaInN超高亮度LED的相继研制成功，实现了LED的超高亮度全色化，然而用于照明则是超高亮度LED拓展的又一全新领域，用LED固体灯取代白炽灯和荧光灯等传统玻壳照明光源已成为LED发展目标。因此，功率型LED的研发和产业化将成为今后发展的另一重要方向，其技术关键是不断提高发光效率和每一器件（组件）的光通量。功率型LED所用的外延材料采用MOCVD的外延生长技术和多量子阱结构，虽然其内量子效率还需进一步提高，但获得高光通量的最大障碍仍是芯片的取光效率很低。目前由于沿用了传统的指示灯型LED封装结构，工作电流一般被限定为20mA。按照这种常规理念设计和制作的功率型LED根本无法达到高效率和高光通量的要求。为了提高可见光功率型LED的发光效率和光通量，必须采用新的设计理念，一方面通过设计新型芯片结构来提高取光效率，另一方面通过增大芯片面积、加大工作电流、采用低热阻的封装结构来提高器件的光电转换效率。因此，设计和制作新型芯片和封装结构，不断提高器件的取光效率和光电转换效率，一直是功率型LED发展中至关重要的课题。

        功率型LED大大扩展了LED在各种信号显示和照明光源领域中的应用，主要有汽车内外灯和各种交通信号灯，包括城市交通、铁路、公路、机场、海港灯塔、安全警示灯等。功率型白光LED作为专用照明光源已开始用于汽车和飞机内的阅读灯，在便携式照明光源（如钥匙灯、手电筒）、背光源及矿工灯等应用方面也得到越来越多的应用。白光除了由三基色合成外，还可通过将一种特制的磷光体涂敷在GaN蓝色或紫外波长的功率型LED芯片上而形成。功率型LED在建筑物装饰光源、舞台灯光、商场橱窗照明、广告灯箱照明、庭院草坪照明、城市夜景等方面与其同类产品相比显示出了它独有的特点。使用功率型RGB三基色LED，可制成结构紧凑、发光效率比传统白炽灯光源高的数字式调色调光光源，配合计算机控制技术，可得到极其丰富多彩的发光效果。功率型LED所具有的低电压、低功耗、体积小、重量轻、寿命长、可靠性高等优点，使其在军事上还可作为野战、潜水、航天、航空所需的特种固体光源。

        功率型LED结构的进步，取光和热衬的优化设计使其发光效率和光通量不断提高，由多个5mm LED组装的灯盘和灯头将被由功率型LED组装的灯芯所取代。从1970年至2000年的最近30年以来，光通量每18~24个月要增加2倍。自1998年Norlux系列功率型LED问世后，光通量的增加趋势则更快。

        随着功率型LED性能的改进，LED照明光源引起了照明领域的更大的关注。普通照明市场的需求是巨大的，功率型LED白光技术将更能适应普通照明的应用。只要LED产业能持续这一开发方向，则LED固体照明在未来5~10年将会取得重大的市场突破。