一、概述

　　LED 器件的封裝已經有四十年的歷史,近幾年,隨著LED產業的迅速發展,LED的應用領域不斷擴大,對LED器件的封裝形式及性能提出了更高、更特別的要求。為適應各種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,滿足了應用端的要求,同時也推動了LED封裝技術的進步。

　　二、幾種前沿領域的LED封裝器件

　　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,無疑LED顯示屏是唯一的選擇。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的LED顯示產品更是讓世人更深刻地認識了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90%為紅、綠、藍直插式橢圓形LED。由于每平米戶外LED顯示屏包含上萬顆LED器件,每塊上百平米的彩色顯示屏包含有上百萬只LED,故此類顯示屏用途的橢圓形LED屬于高端LED領域,需具備如下主要優異特性：①高亮度;②高抗靜電;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,這兩年,國內封裝技術已有很大的進步,在上述六個方面已有趕超的可能。

　　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能接近或達到國外水平,從而達到高效節能的目的。

　　高抗靜電方面,目前的橢圓形LED抗靜電能力已達4000伏(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,能夠很好的達到同一機種不同批次角度的一致性,角度的離散性能控制在有效規格范圍之內。

　　低衰減方面,通過選用高抗UV性能的外封膠水、性能優異的固晶低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3000小時20mA常溫點亮后10%以內,從而使紅、綠、藍的衰減保持一致性并很小,使彩色LED顯示屏長時間使用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3000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彩色顯示屏的色彩還原性和逼真性。

　　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顯示屏應用中,國產LED已占居半壁江山,其中的高端產品已能與國外產品抗衡。

　　2、高防護等級的戶外型SMD

　　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5000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全面通過選材、試驗工藝和管控來解決。

　　目前具備高防護等級戶外型SMD技術的公司不多。預計此種類型SMD的推出將極大地推動SMD在戶外顯示照明 的應用,減少以前因加裝防水設計而額外支出的成本,并能簡化設計。

　　3、廣色域、低衰減、高色溫穩定性白色SMD

　　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、壽命短的缺點,正在被逐步淘汰。據報道,因LED背光源具有長壽命、低功耗、廣色域的優點,2009年7月份出貨的筆記本電腦液晶背光源中,LED背光占已有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,但因經濟和技術的原因,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需要具備如下性能：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的較領先的光效水平平均在50lm至60lm每瓦,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,此方面還有待進一步提高,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的衰減因素相關外,還主要與廣色域熒光粉的穩定性相關,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性將直接影響液晶顯示屏的穩定色彩表現。

　　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和進步。

　　三、結束語

　　中國是LED封裝大國,也是LED的應用大國。LED應用的強勁需求將會促進中國LED封裝技術的發展和進步,中國LED封裝企業有望逐步占領高端封裝技術領域。

淺談熒光粉在LED封裝中的作用

大功率照明級LED的封裝技術

低成本高效率LED驅動器

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芯片封裝技術知多少