表面封装型LED散热与O2PERA
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O2PERA技术开发SMD型LED。
O2PERA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。


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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