大功率LED封裝的特點及應用案例分析

　　大功率LED封裝由于結構和工藝復雜，并直接影響到LED的使用性能和壽命，一直是近年來的研究熱點，特別是大功率白光LED封裝更是研究熱點中的熱點。LED封裝方法、材料、結構和工藝的選擇主要由芯片結構、光電/機械特性、具體應用和成本等因素決定。經過40多年的發展，LED封裝先后經歷了支架式（LampLED）、貼片式（SMDLED）、功率型LED（PowerLED）等發展階段。隨著芯片功率的增大，特別是固態照明技術發展的需求，對LED封裝的光學、熱學、電學和機械結構等提出了新的、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思路來進行封裝設計。

　　熒光粉在LED封裝中的作用在于光色復合，形成白光。其特性主要包括粒度、形狀、發光效率、轉換效率、穩定性（熱和化學）等，其中，發光效率和轉換效率是關鍵。研究表明，隨著溫度上升，熒光粉量子效率降低，出光減少，輻射波長也會發生變化，從而引起白光LED色溫、色度的變化，較高的溫度還會加速熒光粉的老化。原因在于熒光粉涂層是由環氧或硅膠與熒光粉調配而成，散熱性能較差，當受到紫光或紫外光的輻射時，易發生溫度猝滅和老化，使發光效率降低。此外，高溫下灌封膠和熒光粉的熱穩定性也存在問題。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量。或者使用相匹配的光擴散粉來改善LED出光效率。

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

　　應用案例：

　　以白光LED為例，芯片折射率約2-4,如GaN（n=2.5）及GaP（n=3.45）均遠高于環氧樹脂或硅氧烷樹脂封裝材料折射率（n=1.40~1.53），折射率差異過大導致全反射發生，將光線反射回芯片內部而無法有效導出，因此提高封裝材料的折射率將可減少全反射的發生。

　　以藍光芯片/**YAG熒光粉的白光LED組件為例，藍光LED芯片折射率為2.5,當封裝材料的折射率從1.5時提升至1.7時，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達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顆粒的熒光粉等取代的趨勢，通過將細顆粒的熒光粉內摻，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出光方向的光學界面數，也是提高出光效率的有效施。