中心議題：

• 影響LED取光效率的封裝要素

解決方案：

• 散熱技術
• 填充膠的選擇
• 反射處理
• 熒光粉選擇與塗覆

　　
常規LED一般是支架式，采用環氧樹脂封裝，功率較小，整體發光光通量不大
，亮度高的也隻能作為一些特殊照明使用。隨著LED芯片技術和封裝技術的發展
，順應照明領域對高光通量LED產品的需求，功率型LED逐步走入市場。這種功率型的LED一般是將發光芯片放在散熱熱沉上
，上麵裝配光學透鏡以達到一定光學空間分布，透鏡內部填充低應力柔性矽膠。
　　
功率型LED要真正進入照明領域，實現家庭日常照明，其要解決的問題還有很多，其中最重要的便是發光效率。目前市場上功率型LED報道的最高流明效率在50lm/W左右，還遠達不到家庭日常照明的要求。為了提高功率型LED發光效率
，一方麵其發光芯片的效率有待提高;另一方麵，功率型LED的封裝技術也需進一步提高，從結構設計、材料技術及工藝技術等多方麵入手，提高產品的封裝取光效率。
　　
影響取光效率的封裝要素
　　
1.散熱技術
　　
對於由PN結組成的發光二極管
，當正向電流從PN結流過時，PN結有發熱損耗，這些熱量經由粘結膠
、灌封材料、熱沉等
，輻射到空氣中
，在這個過程中每一部分材料都有阻止熱流的熱阻抗，也就是熱阻，熱阻是由器件的尺寸
、結構及材料所決定的固定值。設發光二極管的熱阻為Rth(℃/W)，熱耗散功率為PD(W)
，此時由於電流的熱損耗而引起的PN結溫度上升為：
　　△T(℃)=Rth×PD。
　　PN結結溫為：
　　TJ=TA+Rth×PD
　　
其中TA為環境溫度。由於結溫的上升會使PN結(jie)發(fa)光(guang)複(fu)合(he)的(de)幾(ji)率(lv)下(xia)降(jiang)，發(fa)光(guang)二(er)極(ji)管(guan)的(de)亮(liang)度(du)就(jiu)會(hui)下(xia)降(jiang)。同(tong)時(shi)，由(you)於(yu)熱(re)損(sun)耗(hao)引(yin)起(qi)的(de)溫(wen)升(sheng)增(zeng)高(gao)，發(fa)光(guang)二(er)極(ji)管(guan)亮(liang)度(du)將(jiang)不(bu)再(zai)繼(ji)續(xu)隨(sui)著(zhe)電(dian)流(liu)成(cheng)比(bi)例(li)提(ti)高(gao)，即(ji)顯(xian)示(shi)出(chu)熱(re)飽(bao)和(he)現(xian)象(xiang)。另(ling)外(wai)，隨(sui)著(zhe)結(jie)溫(wen)的(de)上(shang)升(sheng)
，發(fa)光(guang)的(de)峰(feng)值(zhi)波(bo)長(chang)也(ye)將(jiang)向(xiang)長(chang)波(bo)方(fang)向(xiang)漂(piao)移(yi)，約(yue)0.2-0.3nm/℃，這對於通過由藍光芯片塗覆YAG熒光粉混合得到的白色LED來說，藍光波長的漂移，會引起與熒光粉激發波長的失配，從而降低白光LED的整體發光效率
，並導致白光色溫的改變。
　　
對於功率發光二極管來說
，驅動電流一般都為幾百毫安以上，PN結的電流密度非常大
，所以PN結的溫升非常明顯。對於封裝和應用來說，如何降低產品的熱阻

，使PN結jie產chan生sheng的de熱re量liang能neng盡jin快kuai的de散san發fa出chu去qu，不bu僅jin可ke提ti高gao產chan品pin的de飽bao和he電dian流liu，提ti高gao產chan品pin的de發fa光guang效xiao率lv
，同tong時shi也ye提ti高gao了le產chan品pin的de可ke靠kao性xing和he壽shou命ming。為wei了le降jiang低di產chan品pin的de熱re阻zu，首shou先xian封feng裝zhuang材cai料liao的de選xuan擇ze顯xian得de尤you為wei重zhong要yao

，包bao括kuo熱re沉chen
、粘(zhan)結(jie)膠(jiao)等(deng)，各(ge)材(cai)料(liao)的(de)熱(re)阻(zu)要(yao)低(di)
，即(ji)要(yao)求(qiu)導(dao)熱(re)性(xing)能(neng)良(liang)好(hao)。其(qi)次(ci)結(jie)構(gou)設(she)計(ji)要(yao)合(he)理(li)，各(ge)材(cai)料(liao)間(jian)的(de)導(dao)熱(re)性(xing)能(neng)連(lian)續(xu)匹(pi)配(pei)
，材(cai)料(liao)之(zhi)間(jian)的(de)導(dao)熱(re)連(lian)接(jie)良(liang)好(hao)
，避(bi)免(mian)在(zai)導(dao)熱(re)通(tong)道(dao)中(zhong)產(chan)生(sheng)散(san)熱(re)瓶(ping)頸(jing)
，確(que)保(bao)熱(re)量(liang)從(cong)內(nei)到(dao)外(wai)層(ceng)層(ceng)散(san)發(fa)。同(tong)時(shi)，要(yao)從(cong)工(gong)藝(yi)上(shang)確(que)保(bao)，熱(re)量(liang)按(an)照(zhao)預(yu)先(xian)設(she)計(ji)的(de)散(san)熱(re)通(tong)道(dao)及(ji)時(shi)的(de)散(san)發(fa)出(chu)去(qu)。
　　
2.填充膠的選擇
　　
根據折射定律，光線從光密介質入射到光疏介質時，當入射角達到一定值，即大於等於臨界角時，會發生全發射。以GaN藍色芯片來說
，GaN材料的折射率是2.3，當光線從晶體內部射向空氣時，根據折射定律，臨界角θ0=sin-1(n2/n1)
　　
其中n2等於1
，即空氣的折射率，n1是GaN的折射率，由此計算得到臨界角θ0約為25.8度。在這種情況下
，能射出的光隻有入射角≤25.8度這個空間立體角內的光，據報導，目前GaN芯片的外量子效率在30%-40%左右，因此，由於芯片晶體的內部吸收
，能射出到晶體外麵光線的比例很少。據報導
，目前GaN芯片的外量子效率在30%-40%左右。同樣，芯片發出的光要透過封裝材料
，傳送到空間，也要考慮材料對取光效率的影響。
　　
所以，為了提高LED產品封裝的取光效率
，必須提高n2dezhi，jitigaofengzhuangcailiaodezheshelv，yitigaochanpindelinjiejiao
，congertigaochanpindefengzhuangfaguangxiaolv。tongshi，fengzhuangcailiaoduiguangxiandexishouyaoxiao。weiletigaochusheguangdebili，fengzhuangdewaixingzuihaoshigongxinghuobanqiuxing，zheyang，guangxiancongfengzhuangcailiaoshexiangkongqishi，jihushichuizhishedaojiemian，yinerbuzaichanshengquanfanshe。
　　
3.反射處理
　　
反射處理主要有兩方麵
，一是芯片內部的反射處理，二是封裝材料對光的反射
，通過內、外兩方麵的反射處理
，來提高從芯片內部射出的光通比例，減少芯片內部吸收，提高功率LED成品的發光效率。從封裝來說，功率型LEDtongchangshijianggonglvxingxinpianzhuangpeizaidaifansheqiangdejinshuzhijiahuojibanshang，zhijiashidefansheqiangyibanshicaiqudiandufangshitigaofanshexiaoguo，erjibanshidefansheqiangyibanshicaiyongpaoguangfangshi，youtiaojiandehaihuijinxingdianduchuli
，danyishangliangzhongchulifangshishoumojujingdujigongyiyingxiang，chulihoudefansheqiangyouyidingdefanshexiaoguo，danbingbulixiang。muqianguoneizhizuojibanshidefansheqiang，youyupaoguangjingdubuzuhuojinshuducengdeyanghua，fanshexiaoguojiaocha，zheyangdaozhihenduoguangxianzaishedaofanshequhoubeixishou，wufaanyuqidemubiaofanshezhichuguangmian
，congerdaozhizuizhongfengzhuanghoudequguangxiaolvpiandi。
　　
我(wo)們(men)經(jing)過(guo)多(duo)方(fang)麵(mian)的(de)研(yan)究(jiu)和(he)試(shi)驗(yan)，研(yan)製(zhi)成(cheng)一(yi)種(zhong)具(ju)有(you)自(zi)主(zhu)知(zhi)識(shi)產(chan)權(quan)的(de)使(shi)用(yong)有(you)機(ji)材(cai)料(liao)塗(tu)層(ceng)的(de)反(fan)射(she)處(chu)理(li)工(gong)藝(yi)，通(tong)過(guo)這(zhe)種(zhong)工(gong)藝(yi)處(chu)理(li)，使(shi)得(de)反(fan)射(she)到(dao)載(zai)片(pian)腔(qiang)內(nei)的(de)光(guang)線(xian)吸(xi)收(shou)很(hen)少(shao)

，能(neng)將(jiang)大(da)部(bu)分(fen)射(she)到(dao)其(qi)上(shang)麵(mian)的(de)光(guang)線(xian)反(fan)射(she)至(zhi)出(chu)光(guang)麵(mian)。這(zhe)樣(yang)處(chu)理(li)後(hou)的(de)產(chan)品(pin)取(qu)光(guang)效(xiao)率(lv)與(yu)處(chu)理(li)之(zhi)前(qian)相(xiang)比(bi)可(ke)提(ti)高(gao)30%-50%。我們目前1W白光功率LED的光效可達40-50lm/W(在遠方PMS-50光譜分析測試儀器上測試結果)，獲得了很好的封裝效果。
　　
4.熒光粉選擇與塗覆
　　
對於白色功率型LED來(lai)說(shuo)，發(fa)光(guang)效(xiao)率(lv)的(de)提(ti)高(gao)還(hai)與(yu)熒(ying)光(guang)粉(fen)的(de)選(xuan)擇(ze)和(he)工(gong)藝(yi)處(chu)理(li)有(you)關(guan)。為(wei)了(le)提(ti)高(gao)熒(ying)光(guang)粉(fen)激(ji)發(fa)藍(lan)色(se)芯(xin)片(pian)的(de)效(xiao)率(lv)
，首(shou)先(xian)熒(ying)光(guang)粉(fen)的(de)選(xuan)擇(ze)要(yao)合(he)適(shi)

，包(bao)括(kuo)激(ji)發(fa)波(bo)長(chang)、顆粒度大小、jifaxiaolvdeng
，xuquanmiankaohe，jiangugegexingneng。qici，yingguangfendetufuyaojunyun，zuihaoshixiangduifaguangxinpiangegefaguangmiandejiaocenghoudujunyun，yimianyinhoudubujunzaochengjubuguangxianwufashechu，tongshiyekegaishanguangbandezhiliang。
　　
良好的散熱設計對提高功率型LED產品發光效率有著顯著的作用，同時也是確保產品壽命和可靠性的前提。而設計良好的出光通道
，這裏著重指反射腔、填充膠等的結構設計

、材料選擇和工藝處理
，可以有效提高功率型LED的取光效率。對功率型白光LED來說


，熒光粉的選擇和工藝設計
，對光斑的改善和發光效率的提高也至關重要。