玻璃基板COB封装的LED性能研究

摘要

在全球经济迅猛发展的背景下，能源供给的紧张局面日益加剧。面对如此紧迫的危机，我国政府全力提倡可持续发展战略，既要加速开辟新的可再生能源，更要全民参与低碳生活政策。在各种新能源中，最受瞩目的要数半导体发光二极管，简称 LED。相对于传统光源，LED凭借着电光转换效率高、使用寿命长、响应速度快以及抗震性能好等优点，广泛应用于日常生活中的各个领域，被评为新世纪最有价值的照明光源。
　　随着 LED应用领域的逐渐扩大，人们对 LED的输出功率以及光效的要求也在不断攀升。高功率、高集成度的发展趋势给 LED封装行业带来了前所未有的挑战。研究者们通过研发新型封装材料、改变封装结构等方式，来解决光效、散热、光色以及成本控制等一系列难题。本文以最近研究火热的玻璃基板灯丝球泡灯为契机，采用 COB(chip on board,板上芯片)封装结构，对玻璃材质作为 LED封装基板的性能进行研究。
　　基于玻璃基板 COB器件，本文主要进行了以下几个方面的研究工作：
　　1、针对不同基板材质，选取常用陶瓷、普通的硅酸盐玻璃、铜、硅和铝等基板进行样品制作和性能对比实验。分析测试数据知：17串1并的条状玻璃基板 COB样品在49V、20mA的工作状态下，92℃的胶面温度高于其它样品，却有着和陶瓷基板 COB器件相近的76 lm光通量。
　　2、为改善玻璃基板 COB器件散热性能，设计了铝材弹片、铝材卡口和玻璃基板背面刷银层的实验方案。得知采用铝材卡口+基板背面刷银层的方式散热效果最理想。
　　3、设计对比实验，研究了背面银层厚度与散热性能和光通量的关系。当银层厚度为75um时，达到了比较理想的散热和发光效果。胶体表面温度为91.5℃，3.6W的玻璃条球泡灯在稳定状态下的光通量达到315 lm。
　　4、针对玻璃基板 COB器件的可靠性，进行了高温高湿、冷热冲击和红墨水硫磺实验，并与市场主流的Al2O3陶瓷基板进行了对比分析。实验结果表明玻璃基板 COB器件能够顺利的通过可靠性实验，背面刷银层后，可靠性效果更优。
　　本文通过制样和对比分析，对玻璃材质作为 COB的封装基板进行了研究，并设计了一些简单的方法改善玻璃基板的散热性能。为未来大功率集成式玻璃基板 COB封装结构的研究提供参考。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 LED发光原理及特性

1.3 LED封装技术

1.4 国内外封装研究现状

1.5 本文研究的主要内容

2 LED相关理论概述

2.1 光学相关理论

2.2 热学相关理论

2.3 电学相关理论

2.4 本章小结

3 玻璃COB封装LED样品制作及实验

3.1 不同基板材质LED实验及参数测试

3.2 玻璃基板导热性能改善实验

3.3 本章小结

4 玻璃基板COB器件可靠性实验

4.1 冷热冲击实验

4.2 高温高湿点亮实验

4.3 红墨水硫磺实验

4.4 本章小结

5 总结与展望

5.1 全文总结及创新点

5.2 改进与展望

参考文献

作者简历