白光LED封裝技術(shù)

對于普通照明而言，人們需要的主要是白色的光源。1998年發(fā)白光的LED開發(fā)成功。這種LED是將GaN芯片和釔鋁石榴石(YAG)封裝在一起做成。GaN芯片發(fā)藍(lán)光(λp=465nm，Wd=30nm)，高溫?zé)Y(jié)制成的含Ce3+的YAG熒光粉受此藍(lán)光激發(fā)后發(fā)出黃色光，峰值550nm。藍(lán)光LED基片安裝在碗形反射腔中，覆蓋以混有YAG的樹脂薄層，約200-500nm。 LED基片發(fā)出的藍(lán)光部分被熒光粉吸收，另一部分藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的黃光混合，可以得到得白光。現(xiàn)在，對于InGaN/YAG白色LED，通過改變YAG熒光粉的化學(xué)組成和調(diào)節(jié)熒光粉層的厚度，可以獲得色溫3500-10000K的各色白光。

白光就是有各種顏色光組成的,平常的太陽光,日光燈都屬于白光

白光是由可見光(紅橙黃綠藍(lán)靛紫)和不可見光(微波 無線

同顏色的φ5mm LED 隨著時間變化不會以同樣的方式衰減。在20mA 的電流下，φ5mm 封裝LED的衰減情況如圖1所示。紅光LED的光輸出衰減速率較白光LED慢，而綠光和藍(lán)光LED則以中等到的速率衰減。白光LED封裝在一個與外界隔離的燈具中，環(huán)境溫度將影響白光LED的光輸出衰減速率。

不同白色光源的光輸出隨時間變化的規(guī)律如圖2所示。高功率的白光LED有非常低的光輸出劣化。根據(jù)圖2中的初步數(shù)據(jù)，光線的吸收和散熱已使高功率白光LED有所進(jìn)展，它提供了改善的發(fā)光功效，并提高了照度的維持度。

豐田公司日前成功開發(fā)了封裝面積只有3.4mm×2.8mm×1.2mm 的大電流型白光LED。與原產(chǎn)品相比，封裝面積和封裝厚度大約分別減至原來的1/15 和1/5，最大可通過500mA電流，可應(yīng)用于各種照明設(shè)備、17.78~53.34cm (7~21英寸)的液晶面板背光光源以及汽車燈具等。大電流白光LED能大幅減小尺寸，主要得益于通過采用陶瓷封裝提高了散熱性。原來的產(chǎn)品使用的是熱傳導(dǎo)性較差的樹脂封裝材料，所以需要通過加大封裝尺寸來提高散熱性。

近年來隨著大功率白光LED封裝技術(shù)的發(fā)展，可通過減小白光LED結(jié)點(diǎn)與插腳間的熱阻抗，把封裝外殼做成扁平狀、縮短結(jié)點(diǎn)與插腳之間的距離來縮短傳輸?shù)木嚯x。同時，引線支架的直徑更大，引腳增大，并使用熱傳導(dǎo)性能較好的材料制作，能使熱量更快地散發(fā)出來。使用耐高溫的環(huán)氧樹脂，解決了高溫和散熱問題，因此可以利用大芯片進(jìn)行封裝，致使其工作電流可由一般的20mA增大到350mA、700mA甚至1000mA，其功率可以達(dá)1W、3W甚至5W。這種封裝結(jié)構(gòu)的輻射視角很寬，因此該白光LED的光學(xué)效率也較高。所以，信號燈中使用的白光LED只需十幾只，甚至幾只。常規(guī)白光LED與功率白光LED在信號燈中應(yīng)用的比較結(jié)果如下：

① 所用材料不同。一般白光LED使用環(huán)氧樹脂作為安裝板，而功率白光LED需要使用鋁基線路板(MCPCB)。

② 生產(chǎn)工藝不同。一般白光LED使用波峰焊或手工焊均可，而功率白光LED需要使用貼片焊機(jī)。

③ 配套的電子元件不同。因?yàn)楹附庸に嚥煌耘c一般白光LED配套的電子元件也是需要使用波峰焊或手工焊的一般元件，而與功率白光LED配套的電子元件都是貼片元件。

④ 自動化程度不一樣。由于生產(chǎn)工藝不一樣，貼片式生產(chǎn)的自動化程度高，可以使用流水化生產(chǎn)線;而一般白光LED和一般元件由于外觀、結(jié)構(gòu)差異較大，因此有相當(dāng)一部分工作(如插管等)都需手工完成。這樣導(dǎo)致兩者的加工質(zhì)量也不一樣。

⑤ 加工性能保障不一樣。由于靜電防護(hù)等措施是影響白光LED使用壽命的重要因素，而一般白光LED生產(chǎn)的自動化程度不高，因此靜電防護(hù)等措施比較難以實(shí)施。而功率白光LED的生產(chǎn)工藝比較容易保證其完好性。

⑥ 集成化程度不一樣。由于功率白光LED采用貼片式工藝，因此其電子元件可以高度集成化，可以把燈板和電源等都做得很小，而一般白光LED及其配套元件難以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

⑦ 結(jié)構(gòu)設(shè)計要求不同。雖然一般白光LED的功率小，單只白光LED發(fā)熱少(當(dāng)然這些白光LED承受發(fā)熱的能力也低，散熱效果也差)，但其分布在整個發(fā)光面內(nèi)，因此其散熱方面的改善措施難以實(shí)施。而功率白光LED相對集中，又是使用貼片工藝安裝在鋁基板上，因此容易設(shè)計散熱器，可把白光LED燈板直接安裝在上面以改善其散熱效果。

⑧ 配光設(shè)計要求不一樣。一般白光LED因?yàn)槭褂玫墓軘?shù)多，且均勻分布在整個發(fā)光區(qū)域內(nèi)，因此配光時需要針對白光LED一一對應(yīng)。而功率白光LED管數(shù)使用得較少，一般300mm信號燈使用12只甚至8只LED就可達(dá)到要求，因此把整個燈板置于發(fā)光面的軸心附近，在配光時近似地將其當(dāng)作集中光源來進(jìn)行設(shè)計。

⑨ 使用效果不一樣。一般白光LED由于發(fā)出的光分布在整個發(fā)光表面的范圍內(nèi)，相互之間的間距較大，因此投射在發(fā)光表面的效果是能比較明顯地看出點(diǎn)狀分布的發(fā)光光源。并且由于白光LED光源本身光強(qiáng)分布中存在強(qiáng)弱，加上封裝中經(jīng)常存在光斑不均勻現(xiàn)象，整個發(fā)光表面勢必存在明暗之分，同時配光時采用的是一一對應(yīng)的方式，因此在有一個或一串白光LED失效的情況下會出現(xiàn)暗斑，從而影響整個信號燈的光效和圖形。而大功率白光LED由于相對比較集中，在配光時也近似地當(dāng)作集中光源進(jìn)行處理，因此上述缺陷均能避免。

⑩ 使用壽命不一樣。由于功率白光LED具有以下特點(diǎn)，因此可以延長使用壽命。

·管數(shù)少，支路少，因此容易使用支路恒流的電源，保證各只白光LED有著相同的供電環(huán)境，即使其中個別失效，也不會影響到其他白光LED的供電電流。

·散熱效果好，節(jié)點(diǎn)溫度相對就會降低，因此壽命就會延長。

·允許工作電流較大，是一般白光LED的十幾倍，因此電流控制波動幾個毫安，對大功率白光LED根本不會造成影響。所以，它對電源精確控制的依賴性較小，也有利于延長使用壽命。

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