解析几种前沿领域的LED封装器件

一、概述

　　LED 器件的封装已经有四十年的历史,近几年,随着LED产业的迅速发展,LED的应用领域不断扩大,对LED器件的封装形式及性能提出了更高、更特别的要求。为适应各种LED应用领域的不同要求,各LED封装企业推出了各种性能先进可靠的LED器件,满足了应用端的要求,同时也推动了LED封装技术的进步。

　　二、几种前沿领域的LED封装器件

　　1、高亮度、低衰减和完美配光的红、绿、蓝直插式椭圆形LED

　　在户外大尺寸、高亮度、动态性、耐候性显示领域,无疑LED显示屏是唯一的选择。近几年,随着性价比的提高,全彩LED显示屏已取代单双色显示屏成为户外显示屏的主流产品,在户外广告 、信息显示、舞台背景、楼宇装饰、户外招牌等领域大放异彩。2008年北京奥运会上高科技的LED显示产品更是让世人更深刻地认识了LED显示的优势所在。

　　目前户外大型彩色LED显示屏的显示器件90%为红、绿、蓝直插式椭圆形LED。由于每平米户外LED显示屏包含上万颗LED器件,每块上百平米的彩色显示屏包含有上百万只LED,故此类显示屏用途的椭圆形LED属于高端LED领域,需具备如下主要优异特性：①高亮度;②高抗静电;③一致性(波长、高亮、角度);④低衰减;⑤低失效率;⑥红绿蓝配光一致性。

　　众所周知,此领域的LED器件在一段时间内被国外品牌所垄断。可喜的是,这两年,国内封装技术已有很大的进步,在上述六个方面已有赶超的可能。

　　高亮度方面,随着芯片制造工艺的进步,目前国产最高亮度的芯片已能接近或达到国外水平,从而达到高效节能的目的。

　　高抗静电方面,目前的椭圆形LED抗静电能力已达4000伏(人体模式),能满足应用端苛刻的生产和应用环境。

　　高一致性方面,波长、亮度通过分光分色机能有效筛分。角度的一致性方面通过精密的固晶、封胶设备和良好的工艺管控,再加上优异的椭圆透镜设计,能够很好的达到同一机种不同批次角度的一致性,角度的离散性能控制在有效规格范围之内。

　　低衰减方面,通过选用高抗UV性能的外封胶水、性能优异的固晶低胶及低热阻的散热结构设计,现已能有效控制LED的衰减,尤其是蓝色和绿色LED的衰减控制在3000小时20mA常温点亮后10%以内,从而使红、绿、蓝的衰减保持一致性并很小,使彩色LED显示屏长时间使用不至于出现亮度下降、色彩失真的现象。

　　低失效率方面,通过选用高匹配性的封装物料、先进的封装工艺和严格的品质管控,使得LED器件的失效率在正常工作3000小时内小于30PPM,达到国际同类水平。

　　红绿蓝配光一致性方面,通过优异的电脑光学设计软件及对封装特性的透彻了解,设计出高度配光一致性的红绿蓝椭圆透镜模具,使得LED全彩显示屏在任意角度的白平衡具有相对一致性,从而保证LED彩色显示屏的色彩还原性和逼真性。

　　以上五项性能的完美结合,才能符合高端全彩LED显示屏的需求。

　　目前此类椭圆形红绿蓝LED在户外全彩LED显示屏应用中,国产LED已占居半壁江山,其中的高端产品已能与国外产品抗衡。

　　2、高防护等级的户外型SMD

　　贴片型LED简称SMD,是一种新型的LED器件,尤其是顶部发光TOP型SMD具有小尺寸、超薄型、高亮度、大角度等特点。但此类器件往往用于户内,不具备户外防护性能。随着近几年SMD器件户外使用需求的增多,尤其是户外全彩显示屏及户外楼宇亮化的需求,高防护等级的户外型SMD应运而生。

　　SMD用于户外全彩SMD显示屏,具有超小像素点间距、生产效率高、水平垂直角度大、混色效果好、对比度高等优点,随着SMD亮度的提高,现已能满足20mm点间距户外显示屏5000尼特亮度的要求。

　　户外高防护等级SMD需满足耐高温、耐高湿、耐紫外线的苛刻条件,故在金属支架 与PPA材料的粘合性能、外封胶水的抗UV性能、PPA材料抗UV性能、外封胶水与PPA的粘合性能、外封胶水的渗透性能等关键要素上需全面通过选材、试验工艺和管控来解决。

　　目前具备高防护等级户外型SMD技术的公司不多。预计此种类型SMD的推出将极大地推动SMD在户外显示照明 的应用,减少以前因加装防水设计而额外支出的成本,并能简化设计。

　　3、广色域、低衰减、高色温稳定性白色SMD

　　在未来五年内,LED器件的一个重要应用领域将是大尺寸液晶显示屏背光源,尤其是大尺寸液晶电视 。传统的液晶CCFL背光由于不环保 、能耗高、色域窄、寿命短的缺点,正在被逐步淘汰。据报道,因LED背光源具有长寿命、低功耗、广色域的优点,2009年7月份出货的笔记本电脑液晶背光源中,LED背光占已有40%的份额。

　　尽管液晶LED背光源除了白色SMD的解决方案以外,还有RGB混色的解决方案,但因经济和技术的原因,此方案已基本退出市场,白色SMD成为目前液晶LED背光的主流方案。

　　用于大尺寸液晶显示屏背光源的白色SMD需要具备如下性能：①高光效;②低衰减;③广色域;④高色温稳定性。

　　目前广色域白色SMD的较领先的光效水平平均在50lm至60lm每瓦,不同尺寸的LED芯片、不同的封装形式、不同的荧光粉配比会有不同的光效。广色域白色SMD光效与非广色域白色SMD的光效还有较大差距,前者只有约60%左右,此方面还有待进一步提高,以降低能耗。

　　广色域白色SMD的衰减水平是一项重要指标,除与常规白色SMD的衰减因素相关外,还主要与广色域荧光粉的稳定性相关,需选择稳定性好的广色域荧光粉以及相匹配的高性能荧光胶。

　　白色SMD的色域决定了大尺寸液晶显示屏色彩鲜艳度和逼真度。故需选择具有产生RGB三种波峰的高效率荧光粉来实现。目前常见的是RG荧光粉配蓝色芯片方案。

　　广色域白色SMD的色域稳定性将影响整个液晶显示屏的色彩一致性和稳定性,因为液晶背光模组通常由几百颗SMD组成,这几百颗SMD的色温长期稳定和一致性将直接影响液晶显示屏的稳定色彩表现。

　　随着大尺寸液晶显示屏背光LED需求的强劲增长,广色域SMD封装技术将更加完善和进步。

　　三、结束语

　　中国是LED封装大国,也是LED的应用大国。LED应用的强劲需求将会促进中国LED封装技术的发展和进步,中国LED封装企业有望逐步占领高端封装技术领域。

来源:百度