LED白光芯片的光色一致性及光谱优化设计方法
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LED白光芯片的光色一致性及光谱优化设计方法研究
罗亮亮1，樊嘉杰1,2，经周2，钱诚1,3,4，樊学军1,5，张国旗1,3,6
1. 常州市武进区半导体照明应用技术研究院
2. 河海大学机电工程学院
3. 中科院半导体研究所半导体照明联合创新国家重点实验室
4. 北京航空航天大学可靠性与系统工程学院
5.Department of Mechanical Engineering, Lamar University
6.Delft University of Technology, EEMCS Faculty
摘 要：基于晶圆级芯片尺寸封装工艺的LED白光芯片具有高效节能、低热阻、小尺寸特点，被认为是未来制备高品质全光谱LED光源和模组的主要发展方向之一。本文针对自主研发的具有五面出光角度特点的LED白光芯片，采用光谱功率分布分析方法研究封装材料和尺寸对白光芯片光色一致性的影响。研究结果表明：（1） 荧光层厚度和蓝光芯片输出功率对于白光芯片的颜色一致性影响显著，因此在LED白光芯片的量产过程中需要严格控制压膜工艺的精度和芯片来料的输出功率；（2）LED白光芯片的光效与理论光效和蓝光芯片转化效率的乘积呈线性关系，且相对色温越低，线性相关系数越小。最后，本文建立了一套高效实用的配粉设计流程，针对配粉实验提出了一种快速优化光谱设计方法来制定最佳荧光粉配比，为LED白光芯片工艺设计提供指导。
关键词：LED；白光芯片；晶圆级芯片尺寸封装；光谱功率分布；光色一致性
本文附图：
图 1几种白光芯片的主流封装结构
图2 LED白光芯片制备工艺流程图
图 3 LED白光芯片厚度一致性与颜色一致性
图4 最大允许厚度差与芯片PO标准方差/均值的关系
图5 LED白光芯片的结构示意图
图 6 光效与 LER*ΦB
图7 LED白光芯片配粉设计流程图
图8 LED白光芯片的光谱功率分布设计方法示意图
图9 基于光谱优化确定最佳配粉工艺方法的实例
▌全文刊载于《照明工程学报》2018年第29卷第1期
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