大功率LED封裝的特點(diǎn)及應(yīng)用案例分析

　　大功率LED封裝由于結(jié)構(gòu)和工藝復(fù)雜，并直接影響到LED的使用性能和壽命，一直是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)，特別是大功率白光LED封裝更是研究熱點(diǎn)中的熱點(diǎn)。LED封裝方法、材料、結(jié)構(gòu)和工藝的選擇主要由芯片結(jié)構(gòu)、光電/機(jī)械特性、具體應(yīng)用和成本等因素決定。經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展，LED封裝先后經(jīng)歷了支架式（LampLED）、貼片式（SMDLED）、功率型LED（PowerLED）等發(fā)展階段。隨著芯片功率的增大，特別是固態(tài)照明技術(shù)發(fā)展的需求，對(duì)LED封裝的光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)和機(jī)械結(jié)構(gòu)等提出了新的、更高的要求。為了有效地提高出光效率，必須采用全新的技術(shù)思路來(lái)進(jìn)行封裝設(shè)計(jì)。

　　熒光粉在LED封裝中的作用在于光色復(fù)合，形成白光。其特性主要包括粒度、形狀、發(fā)光效率、轉(zhuǎn)換效率、穩(wěn)定性（熱和化學(xué)）等，其中，發(fā)光效率和轉(zhuǎn)換效率是關(guān)鍵。研究表明，隨著溫度上升，熒光粉量子效率降低，出光減少，輻射波長(zhǎng)也會(huì)發(fā)生變化，從而引起白光LED色溫、色度的變化，較高的溫度還會(huì)加速熒光粉的老化。原因在于熒光粉涂層是由環(huán)氧或硅膠與熒光粉調(diào)配而成，散熱性能較差，當(dāng)受到紫光或紫外光的輻射時(shí)，易發(fā)生溫度猝滅和老化，使發(fā)光效率降低。此外，高溫下灌封膠和熒光粉的熱穩(wěn)定性也存在問(wèn)題。由于常用熒光粉尺寸在17um以上，折射率大于或等于1.85,而硅膠折射率一般在1.5左右。由于兩者間折射率的不匹配，以及熒光粉顆粒尺寸遠(yuǎn)大于光散射極限（30nm），因而在熒光粉顆粒表面存在光散射，降低了出光效率。通過(guò)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（10%-20%），并能有效改善光色質(zhì)量。或者使用相匹配的光擴(kuò)散粉來(lái)改善LED出光效率。

　　例如弘大的432一般常用顆粒粒徑8-9um另外分細(xì)顆粒的粒徑為4um所以在分類(lèi)上有加一個(gè)F弘大的F就是細(xì)顆粒的熒光粉。主要應(yīng)用在大功率LED內(nèi)封裝（硅膠或者環(huán)氧樹(shù)脂）熒光粉涂層上，一般情況下的添加量為10-20%.

　　應(yīng)用案例：

　　以白光LED為例，芯片折射率約2-4,如GaN（n=2.5）及GaP（n=3.45）均遠(yuǎn)高于環(huán)氧樹(shù)脂或硅氧烷樹(shù)脂封裝材料折射率（n=1.40~1.53），折射率差異過(guò)大導(dǎo)致全反射發(fā)生，將光線反射回芯片內(nèi)部而無(wú)法有效導(dǎo)出，因此提高封裝材料的折射率將可減少全反射的發(fā)生。

　　以藍(lán)光芯片/**YAG熒光粉的白光LED組件為例，藍(lán)光LED芯片折射率為2.5,當(dāng)封裝材料的折射率從1.5時(shí)提升至1.7時(shí)，光取出效率提升了近30%;因此，提升封裝材料的折射率降低芯片與封裝材料間折射率差異來(lái)達(dá)到提升出光效能的方法是可行的。

　　總體而言，為提高LED的出光效率和可靠性，封裝膠層有逐漸被高折射率超細(xì)顆粒的熒光粉等取代的趨勢(shì)，通過(guò)將細(xì)顆粒的熒光粉內(nèi)摻，不僅提高了熒光粉的均勻度，而且提高了封裝效率。此外，減少LED出光方向的光學(xué)界面數(shù)，也是提高出光效率的有效施。