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LED封装的取光效率分析

　一、影响取光效率的封装要素

　　1.散热技术

　　对于由PN结组成的发光二****管，当正向电流从PN结流过时，PN结有发热损耗，这些热量经由粘结胶、灌封材料、热沉等，辐射到空气中，在这个过 程中每一部分材料都有阻止热流的热阻*，也就是热阻，热阻是由器件的尺寸、结构及材料所决定的固定值。设发光二****管的热阻为Rth(℃/W)，热耗散功率 为PD(W)，此时由于电流的热损耗而引起的PN结温度上升为：

　　T(℃)=Rth×PD。

　　PN结结温为：

　　TJ=TA Rth×PD

　　其中TA为环境温度。由于结温的上升会使PN结发光复合的几率下降，发光二****管的亮度就会下降。同时，由于热损耗引起的温升增高，发光二****管亮度将不再继续随着电流成比例****，即显示出热饱和现象。另外，随着结温的上升，发光的峰值波长也将向长波方向*移，约0.2-0.3nm/℃，这对于通过由蓝光芯片涂覆YAG荧光粉混合得到的白色LED来说，蓝光波长的*移，会引起与荧光粉激发波长的失配，从而降低白光LED的整体发光效率，并导致白光色温的改变。

　　对于功率发光二****管来说，驱动电流一般都为几百毫安以上，PN结的电流密度非常大，所以PN结的温升非常明显。对于封装和应用来说，如何降低 品的热阻，使PN结产生的热量能尽快的散发出去，不仅可****产品的饱和电*品的发光效率，同时也****了产品的可靠性和寿命。为了降低产品的热阻， 首先封装材料的选择显得尤为重要，包括热沉、粘结胶等，各材料的热阻要低，即要求导热性能良好。其次结构设计要合理，各材料间的导热性能连续匹配，材料之 间的导热连接良好，避免在导热通道中产生散热瓶颈，确保热量从内到外层层散发。同时，要从工艺上确保，热量按照预先设计的散热通道及时的散发出去。

　　2.填充胶的选择

　　根据折射定律，光线从光密介质入射到光疏介质时，当入射角达到一定值，即大于等于临界角时，会发生全发射。以GaN蓝色芯片来说，GaN材料的折射率是2.3，当光线从晶体内部射向空气时，根据折射定律，临界角θ0=sin-1(n2/n1)。

　　其中n2等于1，即空气的折射率，n1是GaN的折射率，由此计算得到临界角θ0约为25.8度。在这种情况下，能射出的光只有入射角≤25.8度这个空间立体角内的光，据报导，目前GaN芯片的外*效率在30%-40%左右，因此，由于芯片晶体的内部吸收，能射出到晶体外面光线的比例很少。据报导，目前GaN芯片的外*效率在30%-40%左右。同样，芯片发出的光要透过封装材料，传送到空间，也要考虑材料对取光效率的影响。

　　所以，为了****LED产品封装的取光效率，必须****n2的值，即****封装材料的折射率，以****产品的临界角，从而****产品的封装发光效率。同 时，封装材料对光线的吸收要小。为了****出射光的比例，封装的外形****hao是拱形或半球形，这样，光线从封装材料射向空气时，几乎是垂直射到界面，因而不再产 生全反射。

　　3.反射处理

　　反射处理主要有两方面，一是芯片内部的反射处理，二是封装材料对光的反射，通过内、外两方面的反射处理，来****从芯片内部射出的光通比例，减少芯片内部吸收，****功率LED成品的发光效率。从封装来说，功率型LED通常是将功率型芯片装配在带反射腔的金属支架或基板上，支架式的反射腔一般是采取电镀方式****反射效果，而基板式的反射腔一般是采用抛光方式，有条件的还会进行电镀处理，但以上两种处理方式受模具精度及工艺影响，处理后的反射腔有一定的反射效果，但并不理想。目前国内制作基板式的反射腔，由于抛光精度不足或金属镀层的氧化，反射效果较差，这样导致很多光线在射到反射区后被吸收，无法按预期的目标反射至出光面，从而导致****终封装后的取光效率偏低。

　　我们经过多方面的研究和试验，研制成一种具有自主知识产权的使用有机材料涂层的反射处理工艺，通过这种工艺处理，使得反射到载片腔内的光线吸收很少，能将大部分射到其上面的光线反射至出光面。这样处理后的产品取光效率与处理之前相比可****30%-50%。我们目前1W白光功率LED的光效可达 40-50lm/W(在远方PMS-50光谱分析测试仪器上测试结果)，获得了很好的封装效果。

　　4.荧光粉选择与涂覆

　　对于白色功率型LED来说，发光效率的****还与荧光粉的选择和工艺处理有关。为了****荧光粉激发蓝色芯片的效率，首先荧光粉的选择要合适，包括激发波长、颗粒度大小、激发效率等，需全mian考核，兼顾各个性能。其次，荧光粉的涂覆要均匀，****hao是相对发光芯片各个发光面的胶层厚度均匀，以免因厚度不均 造成局部光线无法射出，同时也可****光斑的质量。

　　二、结论

　　良好的散热设计对****功率型LED产品发光效率有着显着的作用，同时也是确保产品寿命和可靠性的前提。而设计良好的出光通道，这里着重指反射腔、填充胶等的结构设计、材料选择和工艺处理，可以有效****功率型LED的取光效率。对功率型白光LED来说，荧光粉的选择和工艺设计，对光斑的****和发光效率的****也至关重要。

奕博LED灯珠产品广泛应用于照明、汽车光源、LED广告模组、显示屏、景观灯、装饰照明和城市亮化等领域，公司拥有完整、科学的质量管理体系，公司坚持“诚实、诚信、博爱、****”的经营宗旨，愿与各界同仁诚信合作，携手共创*！

LED 灯具技术及特性

所谓的 LED 灯具，顾名思义，是指灯具产品采用 LED (Light-emitting Diode，发光二****管) 技术作为主白光LED灯具要的发光源。LED 是一种固态的半导体组件，其利用电流顺向流通到半导体 p-n 结耦合处，再由半导体中分离的带负电的电子与带正电的电洞两种载子相互结合后，而产生光子发射，不同种类的 LED 能够发出从红外线到蓝光之间、与紫光到紫外线之间等不同波长的光线。近几年的新发展则是在 蓝光 LED 上涂上萤光粉，将蓝光 LED 转化成白光 LED 产品。此项操作一般需要搭配驱动电路(LED Driver) 或电源供应器 (Power Supply)，驱动电路或电源供应器的主要功能就是将交流电压转换为直流电源，并同时完成与 LED 相符合的电压和电流，以驱动相配合的组件。

LED 灯具的灯泡体积小、重量轻，并以环氧树脂封装，可承受高强度机械冲击和震动，不易*碎，且亮度衰减周期长，所以其使用寿命可长达 50,000-100,000小时，远超过传统钨丝灯泡的 1,000 小时及萤光灯管的10,000 小时。由于 LED 灯具的使用年限可达 5 ~10 年，所以不仅可大幅降低灯具替换的成本，又因其具有****小电流即可驱动发光的特质，在同样照明效果的情况下，耗电量也只有萤光灯管的二分之一，因此 LED 也同时拥有省电与节能的优点。 不过因为 LED 的部分技术尚嫌不足，所以起初使用在灯具上的缺点包括光品质 (演色性、 一致*温) 较差、散热不易、且价格偏高，而其中不当的散热，则会导致 LED 灯具的亮度及电路零组件使用寿命加速衰减。制造技术突飞猛进，上述缺点，包括 LED 的热阻逐渐降低、光品质也在提升中。2008 年，除了 LED 冷白光的发光效率已达到 100 Lm/W，而 LED 暖白光的发光效率，预计在 2010 年，也可从 70 Lm/W ****至 100 Lm/W。与其它通用光源相较，钨丝灯泡约 15 Lm/W、萤光日光灯约 45~60 Lm/W、HID 灯约 120~150 Lm/W，LED 的发光效率显然已渐具优势；以下是针对 LED 及其它常见灯具的灯性比较：

照明方式特点

白光 LED 热源少、操作环境广、小型化、耐震动、光束集中

日光 （萤光） 灯 萤光灯省电、但废弃物易碎有gong污染等问题

白炽钨丝灯泡 低*耗电、寿命短、易碎

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