LED照明产业技术冲击:如何将CSP发光效率提升30%?
摘要: 既然肯定了CSP技术存在的合理性,那么如何优化CSP技术,提高其发光效率?想必是业界首要关心的问题。为此,我与相关的技术及专利人员进行了交流,并存其精华。所以,本文将投读者所好,把焦点放在CSP的不足之处上,再提出几种提高CSP发光效率的改进方案,希望这一拙见能给读者带来一定的启示。
那么,什么是全反射?
上图一CSP的全反射方式为:外延层→ 蓝宝石→荧光粉→空气:总共有3次全反射。
上图二的CSP的全反射方式:外延层→荧光粉→空气:总共有2次全反射。
那么如何改进的CSP结构,从而不会因全反射问题而导致出光效率低?表面粗化可以解决这个问题。
下面继续用图说话,看看几个表面粗化的方案——
图三是对图一CSP进行表面粗化,图四则是对图二的CSP进行表面粗化。当然,也可以进行部分表面粗化,请看下面四张图(图五六七八),分别在透明衬底、外延层、荧光粉表面进行粗化技术处理。据光学模拟显示,这一技术至少能将出光效率提升30%。
在提高出光效率的同时,还有一个问题仍须考虑——如何进一步降低成本?
从结构上考虑,外延层是必须存在的,荧光粉(对于发白光)也是必须的。那么,只有金属化支撑衬底并不是必须的,所以可以从这方面做考虑,去掉金属化支撑衬底。
先来看没有支撑衬底的CSP(见图九、图十)。
但是,去掉原本起支撑和固定作用的衬底后,拿什么来做支撑?
事实上,为了增加CSP的机械强度,起到支撑和固定作用,可以在最外面包一层用低廉材料制成的透明支持层,如下:
当然,在这些结构中,包括透明支持层在内,仍然要进行上面提到的表面粗化。
总结:事实上,通过表面粗化技术提高CSP发光效率和去支撑衬底加透明支持层来降低制造成本,都只是解决问题的方式之一,但至少是目前可见的有效途径。在采用该技术生产时,仍然存在诸多难点需要攻克,尤其是最后面提到的增加透明支持层这一方法,存在一个不可忽视的难点,即密封性问题——我们把这一难题留给技术界的牛人。
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