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表面封装型LED散热与O2PERA

作者: 时间:2011-12-26 来源:网络 收藏
x 0px 20px; COLOR: rgb(0,0,0); TEXT-INDENT: 2em; LINE-HEIGHT: 24px; PADDING-TOP: 0px">  此处针对碰撞到白色树脂反射面的光线进行探讨。一次的扩散反射只能取出碗杯内侧的反射成份,此时碗杯整体可以充分应用的反射面角度,比水平面测定的临界角θc(=90°-ψc)更小。此处假设透明环氧树脂的折射率为1.53,θc= cos-1 (1/1.53)=49°戚A亦即反射面的角度低于49°戮氶A就可以有效应用碗杯内的光线,大幅改善光取出效率,以上是结构的基本动作原理。

  如上所述传统SMD型LED的封装,基于导线与芯片固定作业性考虑,内部结构具备充分的空间裕度,  其结果反而造成芯片周围的金属导线架大幅露出,扩散反射面的角度则高达70°愤D常陡峭,该结构下的扩散反射面本身的面积非常少,碗杯只有一半面积可以应用。

  此外金属导线架的反射率与表面材质、加工程度有依存关系,然而基于成本考虑无法作镜面加工,使得传统SMD型LED的封装内部结构一直未被优化,结果造成光取出效率遭受具大折损。因此研究人员应用技术开发SMD型LED。

型SMD LED优先维持与传统SMD型LED封装的互换性,设计上未改变外形尺寸,只缓和内部扩散反射面的角度,因此实际上即使受到外形尺寸与LED芯片大小Die bonding的限制,O2PERA仍然可以实现比490临界角更小的反射面角度。不过内侧的全反射面整体的角度一旦缓和时,wire bond(second)的空间有消失之虞,所以设计上必需预留最小wire bonding空间,在狭窄位置精密控制wire bond用capillary,是实现O2PERA型SMD LED的关键技术。

  实际上考虑封装材料的反射率、穿透率以及wire bonding空间,依此进行光学仿真分析,证实可以提高30%左右的亮度与光束。如上所述采用不同于传统固定观念,配合光学设计与精密的生产技术,可以提高SMD型LED的光取出效率。

  图15是利用O2PERA-SMD封装提高亮度的实例,LED芯片本身具有分布不均问题,因此尽力使用相同质量的芯片进行统计比较,本实例使用波长为589nm黄光LED,实现平均值34%左右的亮度提升效果,该值与学模拟分析结果几乎一致。

表面封装型LED散热与O2PERA
图16是O2PERA-SMD封装三次元的配光特性实测例,第二次固定空间位置以配光特性上粗线表示。由于该空间造成内部反射构造呈非对称性,因此当初研究人员一度担心配光特性会出现非对称性结果,所幸的事它与镜面反射不同,扩散反射各方向的光线都会扩散,所以可以获得整体非常均匀的对称配光特性。

表面封装型LED散热与O2PERA

  结语

  目前O2PERA型SMD LED已经商品化,透过内部反射结构的优化设计,亮度与光束可以再提高,而且它拥有外形尺寸、配光特性与传统制品高兼容性,制作成本也完全相同,因此O2PERA型SMD LED可望拓展应用领域。


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