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LED封装的取光效率分析

常规LED一般是支架式，采用环氧树脂封装，功率较小，整体发光光通量不大，亮度高的也只能作为一些特殊照明使用。随着LED芯片技术和封装技术的发展，顺应照明领域对高光通量 LED产品的需求，功率型LED逐步走入市场。这种功率型的LED一般是将发光芯片放在散热热沉上，上面装配光学透镜以达到一定光学空间分布，透镜内部填充低应力柔性硅胶。

功率型LED要真正进入照明领域，实现家庭日常照明，其要解决的问题还有很多，其中***的便是发光效率。目前市场上功率型LED报道的***gao流明效率在50lm/W左右，还远达不到家庭日常照明的要求。为了提高功率型LED发光效率，一方面其发光芯片的效率有待提高;另一方面，功率型LED的封装技术也需进一步提高，从结构设计、材料技术及工艺技术等多方面入手，提高产品的封装取光效率。

一、影响取光效率的封装要素

1.散热技术

对于由PN结组成的发光二极管，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抗，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。设发光二极管的热阻为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，发光二极管的亮度就会下降。同时，由于热损耗引起的温升***，发光二极管亮度将不再继续随着电流成比例提高，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漂移，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，蓝光波长的漂移，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。

对于功率发光二极管来说，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，不仅可提高产品的饱和电流，提高产品的发光效率，同时也提高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，为了提高LED产品封装的取光效率，必须提高n2的值，即提高封装材料的折射率，以提高产品的临界角，从而提高产品的封装发光效率。同 时，封装材料对光线的吸收要小。为了提高出射光的比例，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，来提高从芯片内部射出的光通比例，减少芯片内部吸收，提高功率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提高反射效果，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提高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，发光效率的提高还与荧光粉的选择和工艺处理有关。为了提高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，同时也可改善光斑的质量。

二、结论

良好的散热设计对提高功率型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，可以有效提高功率型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，对光斑的改善和发光效率的提高也至关重要。

    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，携手共创辉煌！

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LED灯珠焊接过程死灯的7大原因

1，常见的焊接方式可分为电烙铁焊接，加热平台焊接和回流焊焊接等：

A，电烙铁焊接***为常见，比如做样、维修，由于大多数现有厂家为了省成本，购回的电烙铁多为不合格的略质产品，大多接地不良，存在漏电的情况，焊接的过程中这就等于在漏电的烙铁尖--被焊LED--人体--大地形成一个回路，就是说等于数十倍-数百倍于灯珠所承受的电压加在了LED灯珠上面，瞬间将其烧坏。

B，加热平台焊接造成的死灯，由于灯具样品单的不断，大多企业为了满足小批量及样品单的需要，由于设备成本低廉，结构和操作简单等优点，加热平台成了***i好的生产工具，但是，由于使用环境（比如：有风扇的地方温度存在无法恒定的问题）及焊接操作者的操熟练程度和焊接速度的控制就成了造成了死灯的较大问题，另外还有就是加热平台的设备接地情况。

C，回流焊，一般这种焊接方式是***i可靠的生产方式，适合大批量生产加工，如果操作不当，将会造成更严重的死灯后果，比如，温度调的不合理，机器接地不良等。

2，储存不当造成死灯：

这种问题是***见的，由于开包后不注意防潮问题，由于灯珠的封胶多采用硅胶材料，其据有一定的吸水特性，受潮后的灯珠贴板后，经过高温的焊接过程硅胶将会热胀冷缩，金线、芯片、支架产生形变致使金线移位断裂，灯点不亮现象就产生了，因此建议：LED要存放在干燥通风的环境中，储存温度为-40℃- +100℃，相对湿度在85%以下；LED在它的原包装条件下3个月内使用完为佳，以避免支架生锈；当LED的包装袋开封后，要尽快使用完，此时储存温度为5℃-30℃，相对湿度在60%以下。

3，化学清洗：

不要使用不明的化学液体清洗LED，因为那样可能会损伤LED胶体表面，甚至引起胶体裂缝，如有必要，请在常温通风环境下用酒精棉签进行清洗，时间***i好控制在一分钟风完成。

4，形变造成死灯：

由于部分的灯板存在形变的情况，操作人员将会去整i形，由于板子发生形变，上面的灯珠也同时跟着一起变形，拉断金线，致灯不亮，建议有这种类型的板子***i好在生产前进行整i形处理。较长的在生产装配及搬动过和也有可能会造成形变拉断金线现象。还有就是堆放造成，生产过程为了方便顺手，将灯板随意叠放，由于重力，下层的灯珠将会受力形变，损伤金线。

5，散热结构、电源与灯板不匹配：

由于电源设计或选择不合理，电源超出LED所能承受的***i大极限（超电流，瞬间冲击）；灯具的散热结构不合理，都会造成死灯和过早光衰。

6，工厂接地：

必须检查工厂的总接地线是否良好。

7，静电：

静电可以引起LED功能失效，建议防止ESD损害LED。

A、LED检测和组装时作业人员一定要带防静电手环及防静电的手套。

B、焊接设备和测试设备、工作桌子、贮存架等必须接地良好。

C、使用离子风机消除LED在贮存和组装期间由于磨擦而产生的静电。

D、装LED的料盒采用防静电料盒，包装袋采用静电袋。

E、不要存在侥幸心理，随手去碰触LED。

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