改变封装技术,LED照明可靠性大增

2013-09-30 12:52:37来源: 互联网

随着蓝光和白光发光二极管(LED)在1990年大举迈向实用化阶段后,无论是利用LED所进行的全彩显示,或是在近年来社会大众对节能议题所展现的高度重视下,LED所普及到的智慧型手机、个人电脑(PC)、电视背光、照明白色家电产品或交通号誌等多样化的产品应用领域愈来愈广。为满足市场需求,业界针对各种产品系列,包括能够实现高演色性与高可靠性的照明用LED、以PICOLED为代表产品的小型薄型LED,以及车用客製化色彩LED等倾注了相当的研发资源。

  照明用白光LED产值急遽成长

  受到世界节能趋势以及日本东北大地震所引发的节能意识高涨,日本市场对于照明用白光LED的需求量大增,促使LED照明市场产值正不断急遽成长,然而,若要让照明光源完全从传统的白炽灯泡照明方式转换为LED照明,在产品特性上仍有些亟待解决的问题存在,其中,业界研发重点尤以LED灯的高演色性与高可靠性为主,以下将分别就业者针对高Ra值与发光效率的技术做分享。

  兼顾高Ra值与发光效率

  平均演色性评价指数(Ra)就是光源使物体表现或重现真实颜色的一种指数,指数愈高,代表颜色重现性愈佳(太阳光的Ra为100),市场上期盼照明用白光 LED能够兼具高发光效率与高演色性(Ra≧80),但发光效率与Ra值两者之间却存在着效益权衡(Trade-off)特性(图1)。由于市场上对于发光效率有更高的要求,因此目前市场上多为Ra≒70的高发光效率LED。

  

  图1 发光效率与Ra值间具效益权衡。

  一般白光LED灯的封装结构係将蓝光LED晶片安装在基板上,再以含有萤光体的树脂进行封装。在LED元件的发光色(蓝色)与萤光体的发光色(黄色、红色或绿色等)混合后,便会形成白光。

  从发光效率的观点上来看,一般大多以蓝光+黄光来形成白光,但这样会造成红光的重现性不佳,因此不适合照明用途。一般所採用的解决方法就是增加红光的成分,藉此改善红光的重现性,但如此会有导致发光效率不理想的问题。

  为兼顾高发光效率与高Ra值,业者将萤光体有效率地配置于封装内部,以两全其美的技术做为解决对策,成功地研发出Ra≧80且发光效率极高的产品(图 2)。该系列产品无论在Ra或R9(红色)指数上的表现均十分良好,与Ra值相同的其他厂牌产品相较之下,该系列产品的R9值更高,红色的重现性也更佳 (图3)。随着此项技术的突破,LED灯不但能降低色度的不均,还能因应更细緻的色度等级。

  

  图2 业界已研发出兼顾高发光效率与高Ra值的产品。

  

  图3 新一代LED的红色(R9)值表现已大幅提高。

  高可靠度

  近年来,市场上对于可靠性的相关需求也变得日益高涨。尤其是由于LED封装反射率较高,一般大多採用镀银的方式,不过银会因为硫化(因与硫磺产生反应而变黑的一种现象)而造成LED光束劣化,该现象对于户外LED灯造成严重问题,因此各家厂商莫不提出各种镀银方案的因应对策,但目前此问题仍无法完全获得改善。

  有鑑于此,业界捨弃镀银方式,改採镀镍/镀金的方式。将LED封装镀银改为镀镍/镀金后,虽然会导致成本增加,并因反射率的降低而造成发光效率不佳,但经由封装结构的改善后,目前这些问题都已成功地被克服。

  新封装结构既能维持高发光效率,又能实现高可靠性的LED发光表现,该系列产品即使在硫化试验中也展现出绝佳的表现,可完全避免光束劣化的现象。

关键字:封装技术  LED  照明

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2013/0930/article_19648.html
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