大功率LED照明是現(xiàn)在比較關(guān)注的一個(gè)話題，從實(shí)際應(yīng)用來看，大功率LED照明將代替小功率LED照明。為增進(jìn)大家對(duì)大功率LED照明的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)大功率LED照明中的大功率LED芯片，以及大功率LED照明的主要缺點(diǎn)予以介紹。如果你對(duì)大功率LED照明具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、大功率LED照明依托于大功率LED芯片

要想得到大功率LED器件，就必須制備合適的大功率LED芯片。國(guó)際上通常的制造大功率LED芯片的方法有如下幾種：

① 加大尺寸法。通過增大單體LED的有效發(fā)光面積和尺寸，促使流經(jīng)TCL層的電流均勻分布，以達(dá)到預(yù)期的光通量。但是，簡(jiǎn)單地增大發(fā)光面積無法解決散熱問題和出光問題，并不能達(dá)到預(yù)期的光通量和實(shí)際應(yīng)用效果。

② 硅底板倒裝法。首先制備出適合共晶焊接的大尺寸LED芯片，同時(shí)制備出相應(yīng)尺寸的硅底板，并在硅底板上制作出供共晶焊接用的金導(dǎo)電層及引出導(dǎo)電層(超聲金絲球焊點(diǎn))，再利用共晶焊接設(shè)備將大尺寸LED芯片與硅底板焊接在一起。這樣的結(jié)構(gòu)較為合理，既考慮了出光問題又考慮到了散熱問題，這是目前主流的大功率LED的生產(chǎn)方式。

美國(guó)Lumileds公司于2001年研制出了AlGaInN功率型倒裝芯片(FCLED)結(jié)構(gòu)，其制造流程是：首先在外延片頂部的P型GaN上淀積厚度大于500A的NiAu層，用于歐姆接觸和背反射;再采用掩模選擇刻蝕掉P型層和多量子阱有源層，露出N型層;經(jīng)淀積、刻蝕形成N型歐姆接觸層，芯片尺寸為1mm×1mm，P型歐姆接觸為正方形，N型歐姆接觸以梳狀插入其中，這樣可縮短電流擴(kuò)展距離，把擴(kuò)展電阻降至最小;然后將金屬化凸點(diǎn)的AlGaInN芯片倒裝焊接在具有防靜電保護(hù)二極管(ESD)的硅載體上。

③ 陶瓷底板倒裝法。先利用LED晶片通用設(shè)備制備出具有適合共晶焊接電極結(jié)構(gòu)的大出光面積的LED芯片和相應(yīng)的陶瓷底板，并在陶瓷底板上制作出共晶焊接導(dǎo)電層及引出導(dǎo)電層，然后利用共晶焊接設(shè)備將大尺寸LED芯片與陶瓷底板焊接在一起。這樣的結(jié)構(gòu)既考慮了出光問題也考慮到了散熱問題，并且采用的陶瓷底板為高導(dǎo)熱陶瓷板，散熱效果非常理想，價(jià)格又相對(duì)較低，所以為目前較為適宜的底板材料，并可為將來的集成電路一體化封裝預(yù)留空間。

④ 藍(lán)寶石襯底過渡法。按照傳統(tǒng)的InGaN芯片制造方法在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)出PN結(jié)后，將藍(lán)寶石襯底切除，再連接上傳統(tǒng)的四元材料，制造出上下電極結(jié)構(gòu)的大尺寸藍(lán)光LED芯片。

⑤ AlGaInN碳化硅(SiC)背面出光法。美國(guó)Cree公司是全球唯一采用SiC襯底制造AlGaInN超高亮度LED的廠家，幾年來其生產(chǎn)的AlGaInN/SiCa芯片結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，亮度不斷提高。由于P型和N型電極分別位于芯片的底部和頂部，采用單引線鍵合，兼容性較好，使用方便，因而成為AlGaInN LED發(fā)展的另一主流產(chǎn)品。

二、大功率LED照明的缺點(diǎn)主要有哪些

當(dāng)前的半導(dǎo)體照明的劣勢(shì)主要在以下幾個(gè)方面：

1、大功率LED應(yīng)用光效低

形成商品化的3瓦以上大功率發(fā)光二極體發(fā)光效率低，低于光效每瓦100流明以上的高強(qiáng)度氣體放電燈，也低于每瓦60流明以上的稀土三基色螢光燈。說半導(dǎo)體照明省電、節(jié)能，實(shí)際上只是在微小功率范圍內(nèi)成立，以目前的技術(shù)用半導(dǎo)體光源做大功率照明燈具時(shí)和現(xiàn)有高效光源相比并不會(huì)節(jié)省多少電能，反而初次投入成本很高。

2、大功率LED價(jià)格較高。目前，1瓦的大功率白光LED的市場(chǎng)價(jià)格約是傳統(tǒng)光源價(jià)格的十幾倍到幾十倍。

3、光效低，輸入的電能大量的轉(zhuǎn)變成了熱能。發(fā)光管是冷光源僅僅是指發(fā)光體本身不是灼熱體，但是大電流在半導(dǎo)體材料上產(chǎn)生的電阻熱還是會(huì)使發(fā)光管產(chǎn)生較高的溫度，而由半導(dǎo)體材料制作的發(fā)光二極體不耐高溫，過熱會(huì)使其使用壽命大幅度降低，用散熱器散熱增加了燈具的體積，使半導(dǎo)體光源體積小、重量輕的優(yōu)勢(shì)消失。

4、光斑，由于白光LED本身制造工藝上缺陷加上與反射杯或透鏡的配合誤差，容易造成黃圈問題。

近年來，LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但根據(jù)以上分析可以看出，就發(fā)光效率和價(jià)格水準(zhǔn)而論，半導(dǎo)體光源在短期之內(nèi)真正進(jìn)入一般照明領(lǐng)域替代傳統(tǒng)光源是很不容易的。解決這些問題需要發(fā)光管發(fā)光效率大幅度的提高和生產(chǎn)成本大幅度的降低。不過，在當(dāng)前技術(shù)狀態(tài)下，發(fā)展半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)揚(yáng)長(zhǎng)避短，在優(yōu)勢(shì)方向上積極發(fā)展，促進(jìn)了其技術(shù)進(jìn)步和生產(chǎn)工藝的成熟，使半導(dǎo)體照明的時(shí)代能夠提早到來。歸根到底任何產(chǎn)業(yè)的深層發(fā)展離不開技術(shù)力量的提升，LED技術(shù)革新便成為L(zhǎng)ED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然!

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