[发明专利]一种提高电光转换效率的LED灯珠封装方式与电路结构

说明书

本发明公开了一种提高电光转换效率的LED灯珠封装方式与电路结构，属于LED领域。针对现有技术中电光转换效率普遍不高的问题提出本方案，以氮化镓材料作为LED灯珠光源材料制作LED芯片；根据贴片光源支架，选择合适的功率和数量的LED芯片；将LED芯片以A行B列的矩阵方式布置在所述贴片光源支架上；将每行内的LED芯片利用金线焊接串联；将串联后的每一行利用焊接进行并联；引出每个LED芯片的正负极至贴片光源支架外；对贴片光源支架上的所有LED芯片进行荧光粉涂层封装得到LED灯珠。优点在于能效高，LED光源耗电量少，节约能源，以第三代半导体材料氮化镓作为LED照明光源，在同样亮度下耗电量仅为普通白炽灯的1/10。其使用寿命在5万小时至10万小时之间少。

技术领域

本发明涉及一种提高电光转换效率的LED灯珠封装方式与电路结构。

背景技术

LED的效率主要包括内量子效率(Internal Quantum Efficiency，IQE)、光提取效率(Light Extraction Efficiency，LEE)、外量子效率(External Quantum Efficiency，EQE)，以及电学效率(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)由内量子效率、光提取效率和电流注入效率三部分来决定：η_external＝η_internal×η_extraction×η_injection。

外量子效率可以用下述公式表达：

其中n_q为单位时间有源区产生的光子数目，n_e为单位时间注入到有源区的电子-空穴对数目，P为LED的输出光功率，hc为单个光子的能量，λ为发光波长，I为正向工作电流。

LED的内量子效率的决定因素是InGaN量子阱的辐射复合效率。GaN基蓝绿光LED通常采用InGaN作为发光阱，InGaN/GaN多量子阱(Multiple Quantum Wells，MQWs)作为有源区是GaN基LED最常见的外延结构。

LED的外量子效率另一个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).采用图形化蓝宝石衬底；(2).p型GaN表面粗化技术；(3).ITO挖空技术；(4).电流阻挡层设计(Current Blocking Layer，CBL)；(5).芯片背镀高反膜等设计。其中蓝宝石图形衬底和p型GaN表面粗化技术，主要是从电流扩展和光提取角度提高光提取效率。

InGaN基LED发光效率面临的最核心问题是Efficiency Droop效应，即在很小的注入电流下，GaN基LED的发光效率会迅速上升到某一个峰值，然后随着注入电流的增加，光效开始出现衰减现象。这是目前限制GaN基LED进入通用照明市场是一个核心问题，不仅限制了单灯光通量的提高，同时对制造成本也是一个挑战。攻克这一物理问题是GaN基LED走向低成本、高光通量的致胜法宝，是固态照明走向通用照明的有力武器。对于InGaN基LED中存在的这一特殊物理现象，国内外很多研究机构和企业都开展了广泛研究工作，对这一物理现象有了更加深刻的认识。目前对于GaN基LED大电流下发光效率下降的物理机理认识主要有以下几个方面：(1).空穴注入不足引起的载流子泄露；(2).Auger复合；(3).载流子去局域化。目前改善Efficiency Droop特性的方法主要是集中在p型AlGaN电子阻挡层设计和有源区结构设计。

目前电光转换效率普遍不高，需要研发一种新的灯珠封装方式与对应的电路结构。

发明内容

本发明目的在于提供一种提高电光转换效率的LED灯珠封装方式与电路结构，以解决上述现有技术存在的问题。