解析大功率LED的封裝特殊性及散熱因素

目前應用于半導體照明的大功率LED形態各異，各有優劣，業內人士對其形態發展趨勢看法也不盡一致。從發光效率、應用難度和成本考慮，照明用的大功率LED主流光源依然是直接白光LED，而非RGB調控混色產生白光的LED；從熱量管理、發光效率、制造難度和可靠性等方面考慮，10W以下的分立大功率LED仍然是照明光源的主流形式，多芯片陣列組合的超大功率的LED（10W以上）將主要用于個性化的特種照明燈具；因應不同照明產品類別的應用需求，將發展出若干種新的大功率LED主流封裝形態。半導體光源結構上和光學特性上有也自身的特點，因此，半導體路燈應該按照這些特點來設計燈具。

做LED路燈首先要考慮照射范圍。路燈要求的是路面照明效果，照空中和路邊的空地不是路燈的任務。因此，要用多種角度組合的發光管或者用反光鏡的方法有效的控制光線的分布范圍，使發光管發出的光成為一個長條形光帶沿路面方向鋪展，實踐證明，這樣制作的半導體路燈90瓦左右的功率就能超過250瓦納燈對路面的照明效果，節能效果顯著。

要做好半導體路燈首先要合理的選用發光管。一般來說，做半導體路燈既可以選用小功率發光管，也可以選用大功率發光管。但是，實踐證明，小功率發光管雖然有發光器件成本低的優勢，但是，其光衰卻比大功率發光管快，并且用的管數太多，裝配麻煩，綜合考慮，選用大功率發光管比較合理。從目前大功率發光管的技術水平來看，1瓦管光效比較高，用于照明節能優勢明顯。和1瓦的發光管相比，3瓦的發光管光效低于1瓦管，同等光通量下價格優勢也不明顯，目前選用1瓦管做路燈光源更為合理。

LED封裝的特殊性

　　LED封裝技術大都是在分立器件封裝技術基礎上發展與演變而來的，但卻有很大的特殊性。一般情況下，分立器件的管芯被密封在封裝體內，封裝的作用主要是保護管芯和完成電氣互連。而LED封裝則是完成輸出電信號，保護管芯正常工作，輸出：可見光的功能，既有電參數，又有光參數的設計及技術要求，無法簡單地將分立器件的封裝用于LED。

　　LED的核心發光部分是由p型和n型半導體構成的pn結管芯，當注入pn結的少數載流子與多數載流子復合時，就會發出可見光，紫外光或近紅外光。但pn結區發出的光子是非定向的，即向各個方向發射有相同的幾率，因此，并不是管芯產生的所有光都可以釋放出來，這主要取決于半導體材料質量、管芯結構及幾何形狀、封裝內部結構與包封材料，應用要求提高LED的內、外部量子效率。常規Φ5mm型LED封裝是將邊長0.25mm的正方形管芯粘結或燒結在引線架上，管芯的正極通過球形接觸點與金絲，鍵合為內引線與一條管腳相連，負極通過反射杯和引線架的另一管腳相連，然后其頂部用環氧樹脂包封。反射杯的作用是收集管芯側面、界面發出的光，向期望的方向角內發射。

大功率LED注意事項

（一）LED貯存

1.LED最佳貯存條件：溫度10℃-26℃ 濕度40%-80 %包裝袋密封保存.

2.LED貯存最高溫度不超過100℃,最低溫度不低于-40℃.

3.LED內包裝袋開封后重新貯存一定要封口密封.

4.LED內箱貯存不要超過四層，外箱貯存最好不要超三層.

5.LED貯存內外箱不要直接與地面接觸 ，以便紙箱吸潮.

6.LED貯存半年后需重新分光分色，以防LED光電特性發生變化.

（二）LED運輸

1. LED在運輸過程中高度不超過3層，以防跌落壓碎.

2.LED在運輸過程中需防潮，防振，嚴禁高拋高落.

3.LED運輸過程中嚴禁同危險物品一起運輸.

4.LED運輸過程外箱上層嚴禁堆放其它貨物.

5.LED運輸需密封式運輸，嚴禁外箱裸露在大氣層中運輸.

（三）LED應用生產

1．IQC一定要戴手套或手指套進行檢查，臺面也要接地，包裝袋開口后及時封口，防止腳位氧化及被靜電擊傷。

2．LED在上板時，這一過程主要是靜電的防護。

A：生產前檢點機臺設備接地線是否正常。

B：檢查人員靜電環是否正常。

大功率LED熱阻的影響因素

熱阻(thermal resistance)，是物體對熱量傳導的阻礙效果。熱阻的單位為℃/W，即物體持續傳熱功率為1W時，導熱路徑兩端的溫差。LED的熱阻是指LED點亮后，熱量傳導穩定時，芯片表面每1W耗散，PN結點的溫外與連線的支加或散熱基板之間的溫度差就是LED的熱阻Rth。熱阻值一般常用θ或是R表示，其中Tj為接面位置的溫度，Tx為熱傳到某點位置的溫度，P為匯入的發熱功率。熱阻大表示熱不容易傳遞，因此套件所產生的溫度就比對高，由熱阻可以判斷及預測套件的發熱狀況。℃/W數值越低，表示芯片中的熱量向外界傳導越快。因此，降低了芯片中PN結的溫度有利于LED壽命的延長。

　　那么影響LED組件熱阻的主要因素有哪些呢？如何降低LED組件的熱阻呢？

　　1、LED芯片架構與原物料也是影響LED熱阻大小的因素之一，減少LED本身的熱阻是先期條件。

　　2、不同導熱系數的熱沉材料，如銅、鋁等對于LED熱阻大小的影響也很大，因此選取合適的熱沉材料也是降低LED組件熱阻的方法之一。

　　3、即使用相同的熱沉材料，也和散熱面積的大小有直接關系，二次散熱設計好，面積大。