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发光二极管(LED)作为第四代照明光源,历经50多年的发展,已经取得了长足的进步,进入21世纪以来,白光LED光效逐步上升,已经呈现出取代传统室内照明光源的趋势,在面临严重能源短缺和倡导节能减排的今天,具有重大的社会和经济价值。LED产业由上游芯片制造,下游LED应用产品和作为中间环节的封装构成,其中封装作为承上启下的关键,对LED产品的光色热电灯诸多性能指标产生巨大影响,本文以LED集成封装及灯具制造工艺为研究内容,探索影响LED光源封装质量和提高灯具光效的关键工艺,寻求低成本,高光效的灯具制造工艺。论文取得的成果及创新点主要有: 1)针对目前LED封装存在的热阻较高,制造成本较高等缺点,通过对LED封装散热方式及取光结构进行了分析,指出导热介质层是影响系统热阻的关键因素,并据此提出了改进的白光LED集成封装模块,通过将铝基板与散热器一体化设计,并将芯片直接固晶于散热基板之上,减少了封装结构中的接触热阻,同时避免了导热介质的使用,提高了集成封装LED的散热性能,简化了制备工艺。 2)针对集成封装LED光取出率不高的缺点,在LED基板上设计了若干个反射杯,通过反射杯底面镀反射膜和反射杯边缘的倾角化处理改变光线传播路径减少全反射损失,从而提高光源模组的光取出率,实验结果表明当光源模组具有反射杯结构并且表面镀制反射率高于90%的反射膜时,光效比普通光源模组的高出50%,实验中制备的光源模组光效超过150lm/W。 3)通过增加450nm波长的小功率芯片的使用电流提高芯片光效,同时芯片工作波长向长波长方向偏移从而保证了人眼安全,并通过理论与实验证明增加50%电流使用并不会明显对灯具的稳定性与寿命造成影响,此外通过优化设计驱动电路,使之电功效率达到95%,从而实现了低成本高光效的灯具制造,实验中LED球泡灯光效超过140lm/W,LED日光灯光效超过120lm/W。 4)针对LED灯具的使用安全、节能环保要求及行业发展趋势和福建地方产业特色,作为第三完成人制定了福建省地方标准《室内普通照明用白光LED球泡灯》(标准编号:DB35/T1402-2013)、《照明用多芯片集成封装LED筒灯》(标准编号:DB35/T1403-2013),并针对福建省特殊的气候条件提出了温度循环、振动、防雷击、耐盐雾、高温高湿等多项测试要求并提供了测试方法。 此外,本论文还对电光Q开关的工艺改进做了相关研究,在电光Q开关制造工艺中,电极与晶体的桥接一般采用的是直接接触或导电胶粘工艺,传统工艺容易产生电接触不良,电场分布不均匀,夹持应力过大损坏晶体等现象,为此开发了锡冷压焊电光开关,其具体过程为在真空度为2×10-3帕环境下将锡蒸镀至电极和晶体表面,并通过施加60-80kg/cm2使锡发生塑性形变并粘合,实验结果显示锡冷压焊电光开关的电极接触良好,各项指标优于传统工艺。