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晶电单颗1W大功率芯片大揭密

目前市面单颗 1W 以上的大功率LED芯片产品,常被使用在建筑物,洗墙灯、隧道、舞台、矿工灯… 等需要长时间点亮且维修难度高的应用中,其中,又以工程案的要求最为严苛,因此,如何延长产品寿

目前市面单颗 1W 以上的大功率LED芯片产品,常被使用在建筑物,洗墙灯、隧道、舞台、矿工灯… 等需要长时间点亮且维修难度高的应用中,其中,又以工程案的要求最为严苛,因此,如何延长产品寿命以及挑选正确的LED芯片经常成为终端客户交流探讨的重要议题?

在LED百家争鸣的时代,业务与买家都希望LED价格没有最低、只有更低,但以工程的角度来看,每个材料都有成本底线,超过底线就只能变更材料,因此,每当工程接到降低成本的指示时都非常纠结,因为要在维持性能的前提下变更材料,绝对是『点石成金』级的超高难度挑战。尽管同业为了提高市场竞争力,纷纷改变材料来降低价格,但晶元光电在质量要求上,仍坚持『一步都不可以退让』。

晶元光电坚持的高质量1W大功率芯片常成为市场上仿冒的对象,抄袭晶电所设计的电极与延伸金手指布局外观。竞争者试图透过这样的抄袭来降低研发成本并避开后端失效风险,但对晶电背后的设计理论并不理解。

谈到研发,晶电在产品设计上投入相当多的心力,如图一之芯片结构示意图所示,电极设计为双正极与双负极,让封装客户可以使用双线封装,将1W芯片所需的电流分摊在芯片的左右半边,搭配延伸金手指的设计,可有效地将电流均匀散布在整个芯片发光表面。芯片的底部則坚持使用有更好导热效果的金属材料以便与封装固晶银胶接合,让热可以从芯片发热点快速散开并导出到散热板上,例如图二所显示之常见封装与热移动趋势。

图一、 芯片结构示意图

图二、常见封装与热移动趋势图

晶电芯片鉴识中心常看到仿晶电芯片,在不明了设计原理的情形下,未能有通盘的设计,导致封装厂需要配合将银胶改成白胶或透明胶,使得芯片结温快速上升,热积累出不去,导致后端的厂家使用寿命受到影响。

抄袭外观容易,但却侵害了晶元光电客户的权益。为保障客户,晶元光电 “芯片鉴识中心”随时可配合客户执行相关鉴识任务。客户如有需求,可点选鉴识快速连结:

基于上述都是浅显易懂的外观,抄袭容易,但是真正晶电的芯片, 从外延片生长开始就已经针对大功率适用的结构进行规划调整,因此跟市面上仿晶电外观的厂家相比,由于他们随意采用外延片,在起始点上就有决定性的不同。两相比较,晶电的产品整体稳定性上取得多数国际型客户持续支持。

LED芯片材料长时间点亮,光衰(常见用语为MTTF;Mean Time to Failure)不可修复,考虑此参数与芯片的结温共同效应的影响,为确保产品质量,晶元光电在大功率产品开发设计时,就扎实地执行芯片6000小时长时间不同结温的烧测,以此定义芯片的外延片与制程设定方案,如图三、长时间烧测与寿命预测,这需要深厚且长时间的基本功,也是仿晶电产品无法简易复制的。

图三、长时间烧测与寿命预测

产业中比较常见的封装体如图二所示,芯片底部与灯珠底部都做了快速散热结构,假设此类灯珠Rθ J-B,大约为12C°/W, 通常板温皆控制在70℃ 以下,结温计算详见表一之结温简易计算,对应到的结温利用图三之长时间烧测与寿命预测,可推算出芯片衰减到L70(光衰30%) 寿命 > 5万小时,如此可使终端使用者安心于芯片与灯珠之组合具有扎实稳定的寿命质量。

表一、 结温简易计算

基于目前业界仿晶电芯片乱象混淆终端客户,自2020年10月1日起,晶元光电大功率单颗1W芯片在中国仅销售以下两家客户:

(来源:晶元光电)

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