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cob封装全光谱LED光源及其光电特性

液晶与显示 2018年第11期33卷 931-935页

作者：李炳乾罗明浩俞理云夏正浩陈叶青陈岩五邑大学应用物理与材料学院广东江门529020 中山市光圣半导体科技有限责任公司广东中山528421

为了提高光源的显色指数,设计、制作一种cob封装的全光谱LED光源,通过在设计中增加峰值波长415nm的紫光LED芯片和发光峰值波长497nm、655nm的荧光粉,弥补了普通LED光源在紫光、蓝绿光和红光等光谱区间的能量分布不足。实验结果表明,发... 详细信息

为了提高光源的显色指数,设计、制作一种cob封装的全光谱LED光源,通过在设计中增加峰值波长415nm的紫光LED芯片和发光峰值波长497nm、655nm的荧光粉,弥补了普通LED光源在紫光、蓝绿光和红光等光谱区间的能量分布不足。实验结果表明,发光效率达到103.34lm/W,全光谱LED光源显色指数高达99.38,接近日光100的显色指数,能够满足高质量照明领域对光源显色性的要求。

关键词： cob封装全光谱LED光源显色指数

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LED的cob封装热仿真设计

发光学报 2012年第5期33卷 535-539页

作者：兰海邓种华刘光黄集权曹永革中国科学院福建物质结构研究所福建福州350002 中国科学院研究生院北京100039

通过对cob封装中常用的陶瓷基板和金属基板这两类不同的基板材料进行有限元热仿真模拟,获得各自芯片到基板的仿真热阻,再使用红外热成像仪得到两种基板各自的表面温度分布情况并计算出实际热阻。仿真热阻与实际热阻的一致性表明了所采... 详细信息

通过对cob封装中常用的陶瓷基板和金属基板这两类不同的基板材料进行有限元热仿真模拟,获得各自芯片到基板的仿真热阻,再使用红外热成像仪得到两种基板各自的表面温度分布情况并计算出实际热阻。仿真热阻与实际热阻的一致性表明了所采用的仿真计算方法的可用性。利用有限元仿真对cob封装的热管理方案进行了优化分析。研究表明:相对于金属基板,陶瓷基板由于无绝缘层这一散热瓶颈,其芯片到基板的热阻值约为金属基板封装方案的1/2;而且陶瓷基板有着更大的热管理优化空间,能更好地满足大功率LED封装的散热需要。

关键词： cob封装有限元分析热仿真

双层荧光粉涂覆对cob封装LED出光的影响

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应用光学 2020年第5期41卷 1053-1059页

作者：傅志红武宁杰田有锵郭鹏程王洪中南大学机电工程学院高性能复杂制造国家重点实验室湖南长沙410083 华南理工大学现代产业技术研究院广东中山528437

为了提高LED出光量,基于传统的荧光粉涂覆设计了一种双层荧光粉涂覆结构。通过对上下涂覆层浓度及上层涂覆量的研究,探究双层涂覆结构对cob封装LED出光的影响。结果表明在通电电流为440 mA时,可在实验中实现15 W的cob封装结构的白光LED... 详细信息

为了提高LED出光量,基于传统的荧光粉涂覆设计了一种双层荧光粉涂覆结构。通过对上下涂覆层浓度及上层涂覆量的研究,探究双层涂覆结构对cob封装LED出光的影响。结果表明在通电电流为440 mA时,可在实验中实现15 W的cob封装结构的白光LED:涂覆单一黄色荧光粉,上下层胶粉比为14.2~28且上层涂覆体积为下层的0.8倍时,cob封装LED的光通量为2 179 lm,光效可达145.3 lm/W,显指为63,出光量最大提升为7.82%;荧光粉调整为黄绿粉和红粉的配合使用后,最终实现色温、光效及显指分别为4 854 K、129.7 lm/W和81.2。因此,双层荧光粉涂覆结构可以提高cob封装LED的光学性能,对实际生产有一定的应用价值。

关键词： cob封装双层荧光粉涂覆 LED 光通量显指色温

反射杯影响cob封装LED的光、热性能的模拟仿真与实验研究

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激光杂志 2019年第6期40卷 116-122页

作者：张淑芳闫泉喜罗海军龙兴明郭扬钟将重庆大学计算机学院重庆400044 重庆电子工程职业学院重庆401331 重庆师范大学物理与电子工程学院光电功能材料重庆市重点实验室重庆401331 重庆长安汽车股份有限公司重庆400023

通过应用多物理多尺度有限元软件COMSOL及光学追踪设计软件Tracepro分别模拟仿真了不同发射杯结构cob封装的LED芯片的散热和出光性能,并对结温和光效等模拟计算结果进行了实验验证。结果表明:cob封装散热性能优于SMT封装,去掉散热基板... 详细信息

通过应用多物理多尺度有限元软件COMSOL及光学追踪设计软件Tracepro分别模拟仿真了不同发射杯结构cob封装的LED芯片的散热和出光性能,并对结温和光效等模拟计算结果进行了实验验证。结果表明:cob封装散热性能优于SMT封装,去掉散热基板上的绝缘层会显著降低结温和热阻;通过优化cob封装情况下的反射杯结构,发现:当反射杯杯口、杯底直径、深度分别为3.0mm、1.6mm、0.6mm时,出光效率为48.36%,比无反射杯的光效提高20%,辐照强度增加1倍;铝基板上封装的LED,模拟与实测结温之间的相对误差约为4.42%,表明模拟与实验结果一致。出于经济和成本考虑,建议优选带反射杯的铝基板进行cob封装。

关键词：有限元方法大功率LED cob封装散热发射杯出光性能仿真

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基于cob封装的大功率LED芯片散热研究

基于COB封装的大功率LED芯片散热研究

作者：刘志强电子科技大学

学位级别：硕士

发光二极管(Light Emitting Diode,LED)是由化合物半导体制作而成的发光器件,是由电子和空穴复合之后,将电能转换成光的形式激发释出。随着LED额定功率越来越大,LED结温也会变得越来越大,这样会导致LED器件寿命变短和出光率变低,所以LE... 详细信息

发光二极管(Light Emitting Diode,LED)是由化合物半导体制作而成的发光器件,是由电子和空穴复合之后,将电能转换成光的形式激发释出。随着LED额定功率越来越大,LED结温也会变得越来越大,这样会导致LED器件寿命变短和出光率变低,所以LED散热研究是很有必要的。封装的功能在于提供芯片足够的保护,防止芯片在空气中长期暴露或机械损伤甚至失效。本论文介绍了大功率LED芯片热设计基本理论,基于此理论通过有限元软件COMSOL建立cob(Chip On Board)封装的大功率LED的散热模型,并对其散热进行研究和优化。首先,本论文通过cob封装的大功率LED散热模型研究了绝缘层对cob封装的大功率LED热性能的影响。结果表明:当绝缘层的热导率从0.5W/(m·K)增大到2.5W/(m·K)时,大功率LED结温明显下降,绝缘层的热导率此时对大功率LED结温起着决定性的作用。然而,它的热导率超过6.5W/(m·K),绝缘层热导率的影响可以忽略。然后,研究不同热导率下绝缘层厚度对结温的影响。结果表明:当绝缘层热导率小于2.5W/(m·K)时通过减少绝缘层厚度才能有效地减小大功率LED结温。最后,针对绝缘层对大功率LED芯片进行了优化。第一种优化方案:微孔对绝缘层的优化;第二种优化方案:直接将大功率LED芯片封装在电绝缘散热器上面。仿真表明:这两种方案都具有很好的优化效果,在额定功率为11W时,大功率LED芯片结温分别降低了28.3℃和13℃。其次,本论文研究了散热器对多芯片cob封装的大功率LED模组芯片结温的影响。结果表明:随着空气对流传热系数增加,大功率LED芯片最高结温呈降低趋势,空气对流传热系数在5W/(mK)到15W/(mK)之间对3×3芯片cob封装的大功率LED模组最高结温降低幅度显著。然后,研究了芯片距离对芯片结温的影响。结果表明:当芯片间距是4.0mm时,3×3芯片cob封装的大功率LED模组最高结温变化幅度已经很小,热耦合现象很弱了。最后,模拟仿真2×8、4×4两种摆放布局方式下大功率LED模组的温度场分布图。结果表明:2×8摆放布局方式最高结温最低,温度差异最小,2×8芯片cob封装的大功率LED模组散热性能比4×4芯片cob封装的大功率LED模组好。

关键词：大功率LED cob封装散热模型绝缘层

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LED芯片的cob封装技术

LED芯片的COB封装技术

作者：祁姝琪杭州电子科技大学

学位级别：硕士

随着LED的功率和光强越来越高，成本、光色和散热是横亘在我们眼前的障碍，LED封装位于LED产业链的中间，承上启下，涉及电学、光学、热学、材料、力学、机械等多个学科的交叉技术。本文以LED芯片cob（chip on board，板上芯片）封装技... 详细信息

随着LED的功率和光强越来越高，成本、光色和散热是横亘在我们眼前的障碍，LED封装位于LED产业链的中间，承上启下，涉及电学、光学、热学、材料、力学、机械等多个学科的交叉技术。本文以LED芯片cob（chip on board，板上芯片）封装技术的工艺设计和实现为主要目的，对LED芯片封装技术，尤其是cob封装技术的现状和存在的问题做了较为深入的阐述;探索了LED最佳光色性能和散热性能的cob封装结构和工艺参数;对cob封装的LED进行了光学、热学仿真;制作并测试cob封装LED灯及其驱动电源。取得如下成果： 1.对基于cob封装的LED芯片进行热设计与仿真，通过ANSYS有限元热分析软件仿真cob封装LED芯片的散热性能与线路板绝缘层材料、厚度、LED芯片排布方式和间距之间的关系。当绝缘层的导热系数为2.5W/m·K、厚度为30μm、LED芯片单排排布且间距为4mm时，温度分布最均匀，整体热阻最小。 2.对基于cob封装的LED芯片进行光学设计与仿真，通过Tracepro光线追迹光学仿真软件仿真cob封装LED芯片的光学性能与反光杯结构和封装材料折射率之间的关系。当反光杯为主半径为1mm的圆柱形时，发光角度最大，光强分布最均匀当封装材料折射率为1.40~1.42时，发光效率最高，法向最大光强110cd以上。 3.研制了一种新型的采用cob封装技术的LED灯。根据理论仿真，对LED芯片的cob封装工艺做出细致而全面的规范和设计，而后进行了封装线路板的制备、LED芯片的固晶与引线焊接、荧光粉的选择、荧光胶的涂覆和LED驱动电源的设计与制作，制成了平面结构与反光杯凹杯结构的cob封装LED照明装置。 4.测试所制cob封装LED灯的光色电性能、老化性能、基板热阻和红外热像图，测得功率4.59W（平面结构）4.55W（凹杯结构）、发光效率98.70lm/W （平面结构）106.22lm/W（凹杯结构）、色温5584K（平面结构）6674K（凹杯结构）、显色指数80.2（平面结构）81.5（凹杯结构）、基板热阻0.43°C/W、基板耐压1080V。 5.对不同封装的LED芯片做了对比测试与分析，采用cob封装的LED比现有封装LED的亮度提升至少15%，发光效率提高12%，基板热阻降低60%，在老化性能方面，4200min老化试验中cob封装的LED灯光通量保持在88%~95%，光效上升了7%~12%。cob封装的LED灯具结实耐用，可进行个性化定制，满足点状、条形和表面照明应用的各种需求。

关键词： cob封装 LED芯片光学设计热设计 LED测试

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玻璃基板cob封装的LED性能研究

玻璃基板COB封装的LED性能研究

作者：杨初中国计量学院

学位级别：硕士

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... 详细信息

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、20m A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。

关键词：玻璃基板散热 cob封装 LED

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cob封装中LED失效原因

中国照明 2015年第10期 68-70页

虽然从技术角度LED芯片理论寿命可达100000H，但由于封装、驱动、散热等-技术的影响，应用到普通照明类的光源或灯具寿命也只能达到30000H，甚至市场上也存在很多用不到半年就会出问题的产品。如何提高LED照明产品可靠性问题也一直是企... 详细信息

虽然从技术角度LED芯片理论寿命可达100000H，但由于封装、驱动、散热等-技术的影响，应用到普通照明类的光源或灯具寿命也只能达到30000H，甚至市场上也存在很多用不到半年就会出问题的产品。如何提高LED照明产品可靠性问题也一直是企业需要解决的问题。

关键词： cob封装 LED 失效原因照明产品可靠性问题普通照明寿命技术

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cob封装LED器件寿命评价方法研究

电子测试 2020年第6期31卷 48-49,62页

作者：张晨朝中国电子科技集团公司第十三研究所河北石家庄050000

cob封装的LED器件应用日趋广泛,但是其寿命评价方法仍限于做3000h或6000h的光通维持率试验,试验本身耗时较长,因此本文基于半导体器件的指数衰减规律和LED光通量的慢退化特性提出一种加速试验方法,对器件进行高温加速寿命试验,并对试验... 详细信息

cob封装的LED器件应用日趋广泛,但是其寿命评价方法仍限于做3000h或6000h的光通维持率试验,试验本身耗时较长,因此本文基于半导体器件的指数衰减规律和LED光通量的慢退化特性提出一种加速试验方法,对器件进行高温加速寿命试验,并对试验结果进行计算,得到了器件在加速试验温度下的L70寿命,然后利用相应水平的激活能,得到了在较低结温下的L70寿命。

关键词： LED器件 cob封装加速试验寿命评价