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成興光科普:LED燈珠的封裝形式

成興光電子 ? 2022-11-14 10:01 ? 次閱讀

成興光根據不同的應用場合、不同的外形尺寸、散熱方案和發光效果。將LED封裝形式分為:引腳式、功率型封裝、貼片式(SMD)、板上芯片直裝式COB)、Chip-LED、UVC金屬、陶瓷封裝等七個段落講述。

(1)引腳式(Lamp)LED封裝

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LED腳式封裝采用引線架作各種封裝外型的引腳,是最先研發成功投放市場的封裝結構,品種數量繁多,技術成熟度較高,封裝內結構與反射層仍在不斷改進。常用3~5mm封裝結構,一般用于電流較小(20~30mA),功率較低(小于0.1W)的LED封裝。主要用于儀表顯示或指示,大規模集成時也可作為顯示屏。其缺點在于封裝熱阻較大(一般高于100K/W),壽命較短。


(2)功率型LED封裝
LED芯片及封裝向大功率方向發展,在大電流下產生比Φ5mmLED大10~20倍的光通量,必須采用有效的散熱與不劣化的封裝材料解決光衰問題,因此,管殼及封裝也是其關鍵技術,能承受數W功率的LED封裝已出現。5W系列白、綠、藍綠、藍的功率型LED從2003年初開始供貨,白光LED光輸出達 1871m,光效44.31 lm/W綠光衰問題,開發出可承受10W功率的LED,大面積管;尺寸為2.5mm X2.5mm,可在5A電流下工作,光輸出達2001lm,作為固體照明光源有很大發展空間。

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LED芯片及封裝向大功率方向發展,在大電流下產生比Φ5mmLED大10~20倍的光通量,必須采用有效的散熱與不劣化的封裝材料解決光衰問題,因此,管 殼及封裝也是其關鍵技術,能承受數W功率的LED封裝已出現。5W系列白、綠、藍綠、藍的功率型LED從2003年初開始供貨,白光LED光輸出達 1871m,光效44.31 lm/W綠光衰問題,開發出可承受10W功率的LED,大面積管;尺寸為2.5mm X2.5mm,可在5A電流下工作,光輸出達2001lm,作為固體照明光源有很大發展空間。

(3)表面組裝(貼片)式(SMD)LED封裝

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早在2002年,表面貼裝封裝的LED(SMDLED)逐漸被市場所接受,并獲得一定的市場份額從引腳式封裝轉向SMD符合整個電子行業發展大趨勢,很多生產廠商推出此類產品SMDLED是目前LED市場占有率最高的封裝結構,這種LED封裝結構利用注塑工藝將金屬引線框架包裹在PPA塑料之中,并形成特定形狀的反射杯,金屬引線框架從反射杯底部延伸至器件側面,通過向外平展或向內折彎形成器件管腳。改進型的SMDLED結構是伴隨著白光LED照明技術出現的,為了增大單個 LED器件的使用功率以提高器件的亮度,工程師開始尋找降低SMDLED熱阻的辦法,并引入了熱沉的概念。這種改進的結構降低了最初SMDLED結構的高度,金屬引線框架直接置于LED器件底部,通過注入塑料圍繞金屬框架形成反射杯,芯片置于金屬框架之上,金屬框架通過錫膏,直接焊接于線路板上,形成垂直散熱通道。由于材料技術的發展,SMD封裝技術已經克服了散熱、使用壽命等早期存在的問題,可以用于封裝1~3W的大功率白光LED芯片。

(4)COB-LED封裝

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COB封裝可將多顆芯片直接封裝在金屬基印刷電路板MCPCB,通過基板直接散熱,不僅能減少支架的制造工藝及其成本,還具有減少熱阻的散熱優勢。PCB 板可以是低成本的FR-4材料(玻璃纖維增強的環氧樹脂),也可以是高熱導的金屬基或陶瓷基復合材料(如鋁基板或覆銅陶瓷基板等)。而引線鍵合可采用高溫下的熱超聲鍵合(金絲球焊)和常溫下的超聲波鍵合(鋁劈刀焊接)。COB技術主要用于大功率多芯片陣列的LED封裝,同SMD相比,不僅大大提高了封裝功率密度,而且降低了封裝熱阻(一般為6-12W/m·K)。

從成本和應用角度來看,COB將成為未來燈具化設計的主流方向。COB封裝的LED模塊在底板上安裝了多枚LED芯片,使用多枚芯片不僅能夠提高亮度,還有助于實現LED芯片的合理配置,降低單個LED芯片的輸入電流量以確保高效率。而且這種面光源能在很大程度上擴大封裝的散熱面積,使熱量更容易傳導至外殼。傳統的LED燈具做法是:LED光源分立器件—MCPCB光源模組—LED燈具,主要是基于沒有適用的核心光源組件而采取的做法,不但耗工費時,而且成本較高。實際上,如果走“COB光源模塊—LED燈具”的路線,不但可以省工省時,而且可以節省器件封裝的成本。

(5)Chip-LED封裝

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成興光Chip-LED封裝系列有著極薄的表面封裝(SMT)發光二極管所采用的高亮度芯片的低功率LED的尺寸只有鉛筆頭大小,它以最小的耗電量實現了卓越的照明功能,具有高亮度和小尺寸的優點,非常適合在艱苦環境中依賴各種小型產品在工作上使用。LED使設計者在導航系統、手機工業控制系統、交通信號燈和消息板的背光鍵盤、顯示屏等應用中提高設計靈活性,實現高性能。

(6)UVC金屬-LED封裝

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UVCLED的持續升溫讓市場變得火熱起來。大家都知道UVCLED殺菌消毒效果顯著,熱管理是提高UVCLED壽命的關鍵,有效的LED背面成為有效散熱的唯一途徑,而目前市面上UVCLED基本以倒裝芯片搭配高導熱氮化鋁基板的方案為主。氮化鋁(AIN)具有優異的導熱性(140W/mK-170W/mK),能耐紫外線光源本身的老化,滿足UVCLED高熱管理的需求。成興光采用金錫共晶焊并處于行業領先水平。通過助焊劑進行共晶焊接,能有效提升芯片與基板的結合強度,導熱率,有利于UVCLED的品質管控。具有極佳的散熱效果、較長的產品壽命以及優秀的產品品控。

(7)陶瓷-LED封裝

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2016中國研發自主研發熒光陶瓷白光大功率封裝技術,解決了LED大功率照明普遍存在的熱管理困難及封裝材料失效難題。實現了成功封裝1000W光源的LED燈,整塊光源芯片面積只比1元錢硬幣大一點。并于北京2018年北京冬奧會訓練場館照明,替代2000W金鹵燈。用陶瓷做封裝材料,能明顯減少用電量和碳排放量,平均節電率可達70%左右。“以300W透明熒光陶瓷封裝LED工礦燈替代1000W金鹵燈為例:1000W金鹵燈約2000元,使用壽命約為1年,LED燈價格按金鹵燈的2倍即4000元測算,壽命至少5年。如實現替換以每天使用10小時測算,1年即可收回成本,5年可節電1.2萬千瓦時。“


成興光能為您解決的,我們會根據LED下游燈具廠商的需求,無論是需要單器件封裝還是模組化COB封裝,從小功率到大功率,從LED封裝結構的設計如何降低器件熱阻,到改善出光效果以及提高可靠性。為其開發系列產品解決方案,并輸出技術和科技服務。

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