[發明專利]一種提高電光轉換效率的LED燈珠封裝方式與電路結構

在審

• 申請號: 202110295593.9
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN113054087A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 蔣夏靜;樓鴻瑋
• 申請（專利權）人: 冪光新材料科技（上海）有限公司
• 主分類號: H01L33/62
• 分類號: H01L33/62;H01L33/32;H01L25/075
• 代理公司: 廣州海心聯合專利代理事務所(普通合伙) 44295
• 代理人: 冼俊鵬

本發明公開了一種提高電光轉換效率的LED燈珠封裝方式與電路結構，屬于LED領域。針對現有技術中電光轉換效率普遍不高的問題提出本方案，以氮化鎵材料作為LED燈珠光源材料制作LED芯片；根據貼片光源支架，選擇合適的功率和數量的LED芯片；將LED芯片以A行B列的矩陣方式布置在所述貼片光源支架上；將每行內的LED芯片利用金線焊接串聯；將串聯后的每一行利用焊接進行并聯；引出每個LED芯片的正負極至貼片光源支架外；對貼片光源支架上的所有LED芯片進行熒光粉涂層封裝得到LED燈珠。優點在于能效高，LED光源耗電量少，節約能源，以第三代半導體材料氮化鎵作為LED照明光源，在同樣亮度下耗電量僅為普通白熾燈的1/10。其使用壽命在5萬小時至10萬小時之間少。

技術領域

本發明涉及一種提高電光轉換效率的LED燈珠封裝方式與電路結構。

背景技術

LED的效率主要包括內量子效率(Internal Quantum Efficiency，IQE)、光提取效率(Light Extraction Efficiency，LEE)、外量子效率(External Quantum Efficiency，EQE)，以及電學效率(Electrical Efficiency，EE)、注入效率(Injection Efficiency，IE)、功率效率(Wall-Plug Efficiency，WPE)。LED的外量子效率(External QuantumEfficiency，EQE)由內量子效率、光提取效率和電流注入效率三部分來決定：η_external＝η_internal×η_extraction×η_injection。

外量子效率可以用下述公式表達：

其中n_q為單位時間有源區產生的光子數目，n_e為單位時間注入到有源區的電子-空穴對數目，P為LED的輸出光功率，hc為單個光子的能量，λ為發光波長，I為正向工作電流。

LED的內量子效率的決定因素是InGaN量子阱的輻射復合效率。GaN基藍綠光LED通常采用InGaN作為發光阱，InGaN/GaN多量子阱(Multiple Quantum Wells，MQWs)作為有源區是GaN基LED最常見的外延結構。

LED的外量子效率另一個重要因素是光提取效率。目前的GaN基LED芯片，用于提高光提取效率主要研究方向有：(1).采用圖形化藍寶石襯底；(2).p型GaN表面粗化技術；(3).ITO挖空技術；(4).電流阻擋層設計(Current Blocking Layer，CBL)；(5).芯片背鍍高反膜等設計。其中藍寶石圖形襯底和p型GaN表面粗化技術，主要是從電流擴展和光提取角度提高光提取效率。

InGaN基LED發光效率面臨的最核心問題是Efficiency Droop效應，即在很小的注入電流下，GaN基LED的發光效率會迅速上升到某一個峰值，然后隨著注入電流的增加，光效開始出現衰減現象。這是目前限制GaN基LED進入通用照明市場是一個核心問題，不僅限制了單燈光通量的提高，同時對制造成本也是一個挑戰。攻克這一物理問題是GaN基LED走向低成本、高光通量的致勝法寶，是固態照明走向通用照明的有力武器。對于InGaN基LED中存在的這一特殊物理現象，國內外很多研究機構和企業都開展了廣泛研究工作，對這一物理現象有了更加深刻的認識。目前對于GaN基LED大電流下發光效率下降的物理機理認識主要有以下幾個方面：(1).空穴注入不足引起的載流子泄露；(2).Auger復合；(3).載流子去局域化。目前改善Efficiency Droop特性的方法主要是集中在p型AlGaN電子阻擋層設計和有源區結構設計。

目前電光轉換效率普遍不高，需要研發一種新的燈珠封裝方式與對應的電路結構。

發明內容

本發明目的在于提供一種提高電光轉換效率的LED燈珠封裝方式與電路結構，以解決上述現有技術存在的問題。