微透镜阵列提高LED多芯片封装取光效率的仿真

提出在LED多芯片平面封装表面添加微透镜阵列,以提高取光效率。仿真分析了微透镜阵列的半径、间距和排列方式等对取光效率的影响。分析结果表明,通过在封装平面添加微透镜阵列,可以极大地提高取光效率,微透镜的填充因子是影响取光效率大小的关键因素,填充因子越大,则其取光效率越高;微透镜的排列方式对出射光强的分布也会产生影响。     

基于5630 TOP LED亚毫米级阵列式微型透镜的光学仿真

使用新型透镜提高LED取光效率是LED封装的研究热点之一。以亚毫米级阵列式微型透镜封装5630TOP LED为研究对象,利用光学仿真软件TracePro,考察了不同尺寸的阵列式圆锥透镜、半椭球透镜和半圆球透镜对LED取光效率的影响。仿真实验结果表明在优化条件下,5630TOP LED的取光效率可提高10.7%,光分布均匀。该仿真结果对下一步亚毫米级阵列式透镜的设计与制造有实际指导意义。     

一种新型LED模块COB封装结构设计

根据目前市场上LED模块COB的封装结构特点以及相关研究结果,提出了一种新型COB自由曲面透镜封装结构方案。通过封装由特殊计算得到的自由曲面透镜阵列,不仅避免由于出光界面的全反射的发生,还能实现特定的光学分布。根据光源辐射特性以及器件的出射光学分布,利用能量守恒定律以及Snell方程建立方程组,运用龙格-库塔法求解得到自由曲面数据。采用Tracepro软件对所设计的结构进行仿真,模拟结果表明,器件实现特定的光学分布,同时结构的出光效率高于90%。     

AlGaInP系LED的表面纳米级粗化以及光提取效率提高

分析了常规AlGaInP系发光二极管（LED）光提取效率低的主要原因,半导体的折射率与空气折射率相差很大,导致全反射使有源区产生的光子绝大部分不能通过出光面发射到体外。通过在LED出光层采用纳米压印技术引入表面纳米结构,以改变光子的传播路径,从而使得更多的光子能够发射到体外。理论分析与实验结果表明,与常规平面结构相比,...     

用于LED的微透镜阵列的光学性能研究

功率发光二极管(LED)的发展迫切需要提高取光效率,微透镜阵列的二次光学设计是改善其光强分布的有效途径.建立了一种大功率LED的封装结构,二次光学设计采用了微透镜阵列技术,运用光线追踪法研究了这种封装结构的光学性能.分析结果表明,利用微透镜阵列技术能显著改善LED的光学性能,改变其光束分布,将LED的照度衰减降低12%以上,从而得到更加均匀的照明系统.     

折射率匹配对绿光发光二极管微显示光学性能影响

设计了用于发光二极管(LED)微显示器折射率匹配层结构,可以提高LED微显示器的光学性能。倒装结构的LED微显示器出光面为蓝宝石(折射率约1.76),它和空气的折射率(约为1.0)相差较大,会有很大一部分光因为全反射而反射回器件内部被吸收,导致器件的光效率降低。本文通过涂敷折射率匹配层硅胶(折射率约1.41～1.53)的方法,改变器件表层的折射率使其和空气的折射率相匹配,增加光逃逸锥角,从而提高器件的光效率。结果表明涂敷硅胶可以提高光效率约25.75%,在涂敷硅胶基础上盖玻璃片(折射率约1.47)可提高光效率约32.78%,且硅胶涂敷前后器件的电学、光学、结温稳定性好。尽管增加的是侧方向的光通量,但是其光效率的增加为高效率LED微显示的实现提供了参考依据。     

多芯片阵列组合白光LED封装研究

文章阐述了LED器件的发光原理和芯片电极结构,围绕白光HB-LED的封装工艺,设计单个大功率芯片封装结构并对整个封装工艺进行研究,提出了多芯片阵列组合封装的创新理念,将其应用于多芯片阵列封装模块中。得出HB-LED封装中关键技术问题是提高外量子效率,采用高折射率硅胶减少折射率物理屏障带来的光子损失;采用高热导率的材料,减少由于封装工艺的缺陷带来的界面热阻。     

一体化封装的LED仿真

以自主研发的一体化封装LED为模型,使用光学模拟软件TracePro对该模型的配光进行仿真。为了优化该模型的光强分布及出光率,对比分析了不同反光杯张角及透镜形状对LED配光性能的影响。仿真结果表明:反光杯张角及透镜形状对LED的光强分布及出光率均有较强影响。45°反光杯张角有着较好的光强分布。添加透镜可以提高出光率,扁平透镜可以达到较高的出光率。45°反光杯张角加半球形透镜在光强分布与出光率上取得均衡。     

大气湍流中透镜阵列的空间光耦合效率研究

比较研究了基于Von Karman折射率谱下大气湍流中单透镜和与单透镜直径相同的透镜阵列的空间光到单模光纤耦合效率,并给出了相应表达式。设计了小口径透镜阵列的空间光-单模光纤耦合结构,证明采用阵列中每个透镜直径是空间相干半径2~3倍的结构具有最好的耦合效果。理论分析和实验结果表明:当通信距离足够远时,透镜阵列的耦合效果优于等口径耦合效果单透镜。     

高亮度发光二极管封装用透镜胶研究进展

大功率LED的发光强度大,产生的热量多,其产生的短波光辐射也比小功率发光二极管大,对LED封装材料提出了新的要求。综述了发光二极管封装用透镜胶的研究现状,根据发光二极管对高分子封装材料研发的要求,着重介绍了国内外为提高有机硅封装材料的导热性、耐热性、透光性以及耐紫外线辐射和关于材料折射率的调节方法等方面所做的最新研究成果和现状。对透镜胶研发过程中的重点和难点进行了分析,认为找到合适的填料和合适的方法把填料填入有机硅基体,或者在有机硅聚合物链上引入某些基团来改善封装材料的性能是研发的关键。     

大功率LED的热阻测量与结构分析

热阻的精确测量与器件结构分析是设计具有优良散热性能的大功率LED的前提。本文研究了大功率LED的光功率、环境温度和工作电流对热阻的影响规律,论述了积分式结构函数和微分式结构函数的推导过程及其主要性质,提出了大功率LED热阻的精确测量方法,并利用结构函数分析及辨识大功率LED器件的内部结构、尺寸、材料、制造缺陷和装配质量。     

基于.NET平台的LED光电参数测量系统设计与实现

提高LED的光学和电学参数的测量精度与效率对于确保LED的产品质量、满足市场需求具有重要的意义.根据企业中LED的实际生产情况,给出了一种基于.NET平台的LED/板上芯片(COB)光电参数快速测量系统的软硬件设计方案.该系统通过可替换结构实现LED/COB多规格测量;通过与上层生产过程执行系统(MES)系统或企业资源规划(ERP)系统数据交互实现在线测量;通过设备各个独立运动部件的协同配合实现快速测量;通过光谱仪中线性电荷耦合元件(CCD)各个像素与LED波长的对应关系,实现了全光谱同时测量;通过对测量数据的处理,实现了基于LED光电和色度参数的自动分选.实验验证结果表明,系统能够有效提高LED光电参数测量的精度与效率.     

Experimental and numerical approach on junction temperature of high-power LED

The understanding of thermal resistance and junction temperature is important in the area of designing efficient, long-lasting high-power Light Emitting Diodes (LEDs) and diode stacks. This paper developed a systematic evaluating program for investigating the effect of location and thickness on the thermal resistance and junction temperature of LED on an aluminum substrate. Structure function measurements were implemented by Thermal Transient Tester (T3ster) and Integrating Sphere on LED placed on an aluminum plate. The temperature distribution of LED was analyzed to understand the relationship between thermal resistance and location of the LED on the aluminum base. Meantime, to evaluate the validity of the test, the simulation is developed by considering structure properties. The simulation curve basically has a similarity with the experimental curve in the overall. It implies that the evaluating method can provide guidance in understanding thermal reliability of LED lamps and designing thermal management techniques.     

基于MEMS的LED芯片封装光学特性分析

本文提出了一种基于MEMS的LED芯片封装技术,利用体硅工艺在硅基上形成的凹槽作为封装LED芯片的反射腔.分析了反射腔对LED的发光强度和光束性能的影响,分析结果表明该反射腔可以提高芯片的发光效率和光束性能;讨论了反射腔的结构参数与芯片发光效率之间的关系.最后设计了封装的工艺流程.利用该封装结构可以降低芯片的封装尺寸,提高器件的发光效率和散热特性.     

Failure modes and effects analysis for high-power GaN-based light-emitting diodes package technology

In this study, nondestructive test is developed to analyze the structure failure of LED package. The relationship between thermal resistance analysis and LED package failure structure is build with T3Ster thermal transient tester and scanning electron microscope (SEM). The failure LED device with defect in the attaching layer and gap between LED chip and copper are designed advisedly. The failure factors of LED package have been measured with thermal resistance analysis and SEM cross-section images. The thermal dissipation performance of LED with defect in the attaching layer is indicated by thermal resistance analysis combined with SEM cross-section images. The blister in attaching layer results in 4.4 K/W additional thermal resistance. The gap between LED chip and copper also makes high additional thermal resistance with 8.6 K/W. Different failures of LED packages are indicated obviously using thermal transfer analysis. The LED package failure structure such as interface defect between solder and cup-shaped copper is able to forecast without destructive measurement.     

LED显示屏灰度调制算法

LED显示屏是近几十年来兴起的显示终端,作为媒体显示终端,高质量的图像显示是评价一个LED显示屏的重要因素.提出的一种灰度调制算法,为实际工程设计提供了最优控制参数选取方法,最大程度地利用资源和降低工程设计成本.文章首先构建了合理的屏体结构,讨论了各种设计参数之间的关系.文章中给出了信号时序的计算公式、每帧数据图像占用的时间、点亮效率和设计参数的约束关系、扫描时钟和设计参数的约束关系等,为设计者提供了有力的理论基础,对于不同要求的设计选择合理的参数,使得设计更加有理有据,更加完美,最后给出了以ARM单片机为核心控制系统设计的LED显示屏的方法步骤.     

利用ITO微纳结构提高石墨烯紫外LED光提取效率

为了改善因为铟锡氧化物(ITO)薄层对紫外光具有高吸收率,从而导致石墨烯紫外LED低光提取效率(LEE)问题,采用ITO微纳结构(矩形和三角形)作为石墨烯紫外LED缓冲层的方法,利用时域有限差分法,对ITO微纳结构进行优化,并对石墨烯紫外LED进行了理论分析。结果表明,当矩形微纳结构厚度为160nm、占空比为0.7、周期为220nm时,在单层石墨烯下紫外LED的LEE可达10.668%;利用矩形微结构作为插入层相比于利用ITO薄层作为插入层的单层石墨烯紫外LED提高了45.06%;而当三角微纳结构在最优参量时,石墨烯紫外LED的LEE仅有6.64%,明显低于ITO薄层石墨紫外LED。该研究可为后续制备高光功率的紫外LED提供理论基础。     

大功率LED焊料层的可靠性研究

将功率循环方法应用于大功率LED焊料层的可靠性研究,对比分析了在650 mA,675 mA和700 mA电流条件下大功率LED焊料层的热阻退化情况。实验结果表明,循环达到一定次数,大功率LED热阻才开始退化,并呈线性增加,从而引起光通量下降;另外,失效循环次数与电流值之间呈线性关系,并外推出正常工作条件下焊料层寿命为90 968次。对样品进行了超声波检测(C-SAM),发现老化后LED焊料层有空洞形成,这说明空洞是引起热阻升高的主要原因。     

Nitride-based cascade near white light-emitting diodes

An InGaN-GaN blue light-emitting diode (LED) structure and an InGaN-GaN green LED structure were grown sequentially onto the same sapphire substrate so as to achieve a nitride-based near white LED. In order to avoid thyristor effect, we choose a large 2.1×2.1 mm² LED chip size, which was six times larger than that of the normal LED. It was found that we could observe a near white light emission with Commission International de l'Eclairage color coordinates x=0.2 and y=0.3, when the injection current was lower than 200 mA. It was also found that the output power, luminous efficiency and color temperature of such a cascade near white LED were 4.2 mW, 81 l m/W, and 9000 K, respectively     

TOP LED器件热塑性支架气密性研究

众所周知,热塑性LED支架气密性不佳,容易造成器件吸湿失效,降低了器件的可靠性。文章围绕LED支架的气密性,从TOP LED常用热塑性支架的结构、热塑性树脂与铜引线框架两相的结合力以及两相的结合界面特征等几方面展开理论分析,并通过气密性实验验证理论分析。研究结果表明,影响支架密封性的主要因素为引线框架的表面质量及两相界面特性、支架结构设计、引线框架与塑封材料的热膨胀系数匹配关系。最后,针对以上因素提出了相应的改善支架气密性措施。