白光LED現(xiàn)狀及LED使用過程中的損失分析

LED被稱為第四代照明光源或綠色光源，具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長、體積小等特點，可以廣泛應(yīng)用于各種指示、顯示、裝飾、背光源、普通照明和城市夜景等領(lǐng)域。近年來，世界上一些經(jīng)濟發(fā)達國家圍繞LED的研制展開了激烈的技術(shù)競賽。

出光率決定LED光源應(yīng)用程度

LED燈具與傳統(tǒng)燈具有完全不同的結(jié)構(gòu)，而且結(jié)構(gòu)對發(fā)揮其特性有著關(guān)健作用，現(xiàn)代LED燈具主要由LED光源、光學系統(tǒng)、驅(qū)動性器、散熱器、標準燈具接口等五部分組成。

德國量一的芯片內(nèi)通過在硅膠中摻入納米熒光粉可使折射率提高到1.8以上，降低光散射，提高LED出光效率并有效改善了光色質(zhì)量。通常熒光粉尺寸在1um 以上折射率大于或等于1.85，而硅膠折射率一般為1.5左右，由于兩者同折射率的不匹配以及熒光粉顆粒尺寸遠大于光散射極限（30 nm），因而熒光粉顆粒表面存在光散射，降低了出光率。

目前白光LED主要通過三種形式實現(xiàn)：

1、采用紅、綠、藍三色LED組合發(fā)光即多芯片白光LED；

2、采用藍光LED芯片和黃色熒光粉，由藍光和黃光兩色互補得到白光或用藍光LED芯片配合紅色和綠色熒光粉，由芯片發(fā)出的藍光、熒光粉發(fā)出的紅光和綠光三色混合獲得白光；

3、利用紫外LED芯片發(fā)出的近紫外激發(fā)三基色熒光粉得到白光。

目前應(yīng)用廣泛的是第二種方式，采用藍光LED芯片和黃色熒光粉，互補得到白光。因此，此種芯片提高LED的流明效率，決定于藍光芯片的初始光通量及光維持率。

而藍光LED芯片的初始光通量是隨著外延及襯底技術(shù)發(fā)展而提升的。光通維持率則光通過封裝技術(shù)進行保持的，保持光通維持率的關(guān)鍵在于改善導電及散熱內(nèi)環(huán)境，這就涉及到LED封裝的關(guān)鍵技術(shù)：低熱阻封裝工藝和高取光率封裝結(jié)構(gòu)與工藝。

就目前來講，現(xiàn)有LED光效水平，由于輸入電能的80%轉(zhuǎn)化為熱量，因此芯片散熱熱量十分關(guān)鍵。LED封裝熱阻主要包括材料內(nèi)部熱阻和界面熱阻。散熱基極的作用主要是吸收芯片產(chǎn)生的熱量，并傳導到熱阻上，實現(xiàn)與外界的熱交換；而減少界面和界面接觸熱阻，增強散熱也是關(guān)鍵，因此芯片和散熱基極的熱界面材料選擇十分重要，目前采用低溫或共晶焊膏或銀膠。德國量一照明使用的LED芯片內(nèi)使用的導熱膠是內(nèi)摻納米顆粒的導熱膠，有效提高了界面?zhèn)鳠?，減少了界面熱阻，加速了LED芯片的散熱。

在LED使用過程中，輻射復合產(chǎn)生的光子在向外發(fā)射時產(chǎn)生的損失，主要有三個方面：

1、芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷以及材料的吸收，光子在出射界面由于折射率差引起的反射損失；

2、由于入射角大于全反射臨界角而引出的全反射損失；

3、通過在芯片表面覆蓋一層折射率相對較高的透明膠層有效減少光子在界面的損失，提高了取光率。

因此要求其有透光率高，折射率高，熱穩(wěn)定性好，流動性好，易于噴涂，同是為提高LED封裝的可靠性它要求具有低吸濕性，低應(yīng)力耐老化等特性。而且通常白光LED還需要芯片所發(fā)的藍光激發(fā)黃色熒光粉合成發(fā)光，在封裝膠內(nèi)還需加入黃色熒光粉進行配比混色，因此熒光粉的激發(fā)效率和轉(zhuǎn)換效率是高光效的關(guān)鍵。