LED封装的作用 led封装的主要功能

以往LED一般是支架式，采用环氧树脂封装，电力小，整体发光光通量不大，亮度高的也只能作为几个特殊的照明来使用。LED随着芯片技术和封装技术的发展，适应照明领域的高光通量LED产品的需求，电力型LED逐渐进入市场。该功率类型LED通常将发光芯片配置在散热热蒸镀上，使光学透镜达到一定的光学空间分布，在透镜内部填充低应力柔性硅胶。

功率类型LED正式进入照明领域，为了实现家庭的日常照明，还有很多需要解决的问题，其中最重要的是发光效率。现在市场上电力型LED被报道的最高流明效率在50lm/W左右，不及家庭日常照明的要求。为了提高功率类型LED的发光效率，另一方面，需要提高其发光芯片的效率。另一方面，功率类型LED的封装技术也需要进一步提高，从结构设计、材料技术以及工艺技术等多方面着手，提高产品的封装光效。

影响采光效率的包装要素

1.散热技术

对于由pN结构成的发光二极管，如果正向电流从pN结流出，pN结有发热损失，这些热通过粘合剂、填充材料、热沉降等辐射到空气中，在该过程中，各材料阻止热流热阻抗，即热阻，热阻是设备的尺寸是由结构和材料决定的固定值。如果将发光二极管的热阻设为Rth（℃/W）、热耗散功率为pD（W），则此时由于电流的热损失而产生的pN结温度为

T（℃）=Rthtimes;pD。

pN接合结温是

TJ=TA+Rthtimes;pD

这里TA是环境温度。随着结温的上升，pN结发光复合的概率降低，发光二极管的亮度降低。同时，由于热损失引起的温度上升变高，发光二极管亮度不与电流成比例地持续上升，即表示热饱和现象。另外，随着结温的上升，发光的峰值波长也沿长波方向漂移，约0.2~0.3 nm/℃。这对于混合了蓝光芯片涂层YAG磷光体的白色LED来说，蓝光波长的漂移引起与荧光体激发波长的不匹配，从而降低了白光LED整体的发光效率，从而导致白光的色温的变化。

在功率发光二极管的情况下，驱动电流一般在数百毫安以上，pN结的电流密度非常大，因此pN结的温度上升非常显著。对于包装和应用来说，如何降低产品的热阻，可以使pN结产生的热量尽快散发，不仅可以提高产品的饱和电流，还可以提高产品的发光效率，同时提高了产品的可靠性和寿命。为了减少产品的热阻，首先包装材料的选择特别重要，包括热蒸镀、粘合剂等，要求各材料的热阻低，即导热性能良好。其次，结构设计合理，各材料之间的导热性能连续一致，材料之间的导热连接良好，应避免热传导路径产生散热瓶颈，确保热量从内向外逐层释放。同时，技术上必须确保热量根据预先设计的散热通道迅速释放。

2.填充剂的选择

根据折射法则，当光从光密介质入射到光疏介质时，入射角达到一定值，即当达到临界角以上时，产生全发光。GaN在蓝色芯片中，GaN材料的折射率是2.3，当光从晶体内部入射到空气中时，根据折射规律获得临界角theta。0=sin-1（n2/n1）

因为n2是1，即空气的折射率，n1是GaN的折射率，所以计算临界角theta。0大约是25.8度。在这种情况下，能够射出的光只有入射角le。空间立体角内的光为25.8度，现在GaN芯片外量子效率为30%？由于报告显示约为40%，所以通过芯片晶体的内部吸收，能够发射到晶体外的光的比例很少。当前GaN芯片的外部量子效率为30%？报告说是40%左右。类似地，从芯片发射的光通过封装材料传输到空间，并且还考虑材料对取光效率的影响。

因此，为了提高LED产品包的采光效率，需要提高n2的值，即为了提高产品的临界角，提高产品的封装发光效率，提高封装材料的折射率。同时，封装材料对光线的吸收很小。为了提高出射光的比例，封装的外形优选为拱形或半球形，因此，如果光线从封装材料入射到空气中，则几乎垂直于界面入射，因此不产生全反射。

3.反射处理

反射处理主要有两个方面，一个是芯片内部的反射处理，两个是封装材料对光的反射，通过内、外两个面的反射处理提高从芯片内部射出的光束的比例，减少芯片内部的吸收，提高功率LED产品的发光效率。从包装上来说，功率类型LED通常将功率类型芯片安装在带有反射室的金属座或基板上，座式的反射室一般以电镀方式提高反射效果，但是基板式的反射室一般采用研磨方式，有条件地进行电镀处理以上两种处理方式受到模具精度和处理过程的影响，处理后的反射室具有一定的反射效果，但不期望。目前，国内制造的基板式反射室由于研磨精度不足、金属镀层氧化等反射效果较差，所以入射到反射区域后会吸收很多光线，不能按照所希望的目标在出光面上反射，最终封装后的取光效率降低。

我们通过多方面的研究和试验，开发了利用具有自主知识产权的有机材料涂层的反射处理过程，通过该过程处理，能使在载舱内反射的光线吸收较少，而且能将大部分发射的光线反射到出光面上。这种处理后的产品采光效率比处理前高30%？可以提高50%。目前1W白光功率LED的光效率为40？达到50lm/W（远pMS腐蚀63；50光谱分析测试装置测试的结果），获得良好的包装效果。

4.荧光粉的选择和涂抹

对于白色功率类型LED来说，发光效率的提高也与荧光粉的选择和处理有关。为了提高荧光体激发蓝色芯片的效率，首先荧光体的选择是适当的，包括激发波长、粒度的大小、激发效率等，需要进行全面审查，使各性能并存。接下来，优选均匀地涂布荧光体，并且优选胶体层相对于发光芯片的每个发光表面的厚度均匀，并且由于厚度不均匀而不能发射局部光线，并且可以改善点的质量。

良好的散热设计对提高功率型LED产品的发光效率起着显著的作用，同时也是确保产品寿命和可靠性的前提。另一方面，设计了良好的出光信道，这里将重点放在反射室、填充橡胶等结构设计、材料选择、处理上，可以有效地提高功率型LED的采光效率。对于功率型白光LED，荧光粉的选择和处理设计对于改善斑点和提高发光效率也是重要的。