铜基板面积、焊锡和导电铜箔厚度对高功率密度LED极限光电性能的影响

黄林凤，熊传兵，汤英文，袁慧，马依豪，杨欣雨 （闽南师范大学 物理与信息工程学院）

摘要：高功率密度LED器件能实现传统光源和普通 LED 器件无法实现的诸多功能，将半导体照明技术链推向了一个崭新的高度。在实际应用中，单颗 LED 器件需要在数百瓦及近100 A电流下工作，铜基板面积、焊锡和导电铜箔厚度均会对该类型 LED 器件的极限光电性能这一关键指标产生显著影响。本文将单颗极限电功率为300W和200 W的两种规格的LED蓝光和白光器件，分5μm、100μm 和200μm 三个焊锡厚度，分别贴片焊接在直径为 20 mm、25 mm和32 mm 三种不同面积的热电分离铜凸台基板上，测试了当散热器温度分别为25℃、50℃、75 ℃和100℃时蓝光LED 器件光功率、白光LED光通量及其灯板导线焊点间的电压随电流的变化。同时，还研究了铜基板的导电铜箔厚度分别为70μm 和140 μm 时，极限电功率为 150 W 的蓝光LED 器件的 I-L 特性和 I-V 特性，并对其极限发光进行了研究。研究结果表明，焊锡厚度、铜基板面积和导电铜箔厚度均会对 LED的极限发光强度和工作电压产生明显影响；减小焊锡厚度和增加铜基板面积能显著提高高功率 LED器件的极限光强，P110和 T90两种规格蓝光 LED 器件极限光功率的提升幅度高达16% 和19%，白光器件极限光通量的提升幅度均高达15%左右；当铜箔厚度由70μm增加到140μm、散热器温度为25℃时，P70蓝光 LED的极限光功率提升幅度为 9.2%，50 ℃和75℃时极限光功率提升幅度为12.9%，100℃时极限光功率提升幅度为16.4%。

关键词： 高功率密度 LED； 热电分离铜凸台基板； 焊锡； 导电铜箔