大功率LED照明應(yīng)用逐漸廣泛，大功率LED照明主要封裝問(wèn)題探討!

大功率LED照明的實(shí)際應(yīng)用范疇很廣，在很多場(chǎng)景下都需要大功率LED照明。為增進(jìn)大家對(duì)大功率LED照明的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)大功率LED照明在封裝過(guò)程中需要考慮的問(wèn)題予以介紹。如果你對(duì)大功率LED照明具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

從實(shí)際應(yīng)用的角度來(lái)看，安裝使用簡(jiǎn)單、體積相對(duì)較小的大功率LED器件在大部分的照明應(yīng)用中必將取代傳統(tǒng)的小功率LED器件。由小功率LED組成的照明燈具為了滿(mǎn)足照明的需要，必須集中許多個(gè)LED的光能才能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但帶來(lái)的缺點(diǎn)是線(xiàn)路異常復(fù)雜、散熱不暢，為了平衡各個(gè)LED之間的電流、電壓關(guān)系，必須設(shè)計(jì)復(fù)雜的供電電路。相比之下，大功率單體LED的功率遠(yuǎn)大于若干個(gè)小功率LED的功率總和，供電線(xiàn)路相對(duì)簡(jiǎn)單，散熱結(jié)構(gòu)完善，物理特性穩(wěn)定。所以說(shuō)，大功率LED器件的封裝方法和封裝材料并不能簡(jiǎn)單地套用傳統(tǒng)的小功率LED器件的封裝方法與封裝材料。大的耗散功率、大的發(fā)熱量以及高的出光效率，給LED封裝工藝、封裝設(shè)備和封裝材料提出了新的更高的要求。

大功率LED封裝中主要需考慮的問(wèn)題有：

① 散熱。散熱對(duì)于功率型LED器件來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。如果不能將電流產(chǎn)生的熱量及時(shí)地散出，保持PN結(jié)的結(jié)溫在允許范圍內(nèi)，將無(wú)法獲得穩(wěn)定的光輸出和維持正常的器件壽命。

在常用的散熱材料中銀的導(dǎo)熱率最高，但是銀的成本較高，不適宜作通用型散熱器。銅的導(dǎo)熱率比較接近銀，且其成本較銀低。鋁的導(dǎo)熱率雖然低于銅，但其綜合成本最低，有利于大規(guī)模制造。

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn)較為合適的做法是：連接芯片部分采用銅基或銀基熱襯，再將該熱襯連接在鋁基散熱器上，采用階梯型導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，利用銅或銀的高導(dǎo)熱率將芯片產(chǎn)生的熱量高效地傳遞給鋁基散熱器，再通過(guò)鋁基散熱器將熱量散出(通過(guò)風(fēng)冷或熱傳導(dǎo)方式散出)。這種做法的優(yōu)點(diǎn)是：充分考慮散熱器的性?xún)r(jià)比，將不同特點(diǎn)的散熱器結(jié)合在一起，做到高效散熱并使成本控制合理化。

應(yīng)注意的是：連接銅基熱襯與芯片的材料的選擇是十分重要的，LED行業(yè)常用的芯片連接材料為銀膠。但是，經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，銀膠的熱阻為10~25W/(m·K)，如果采用銀膠作為連接材料，就等于人為地在芯片與熱襯之間加上一道熱阻。另外，銀膠固化后的內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)為環(huán)氧樹(shù)脂骨架+銀粉填充式導(dǎo)熱導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的熱阻極高且TG點(diǎn)較低，對(duì)器件的散熱與物理特性的穩(wěn)定極為不利。解決此問(wèn)題的做法是：以錫片焊作為晶粒與熱襯之間的連接材料[錫的導(dǎo)熱系數(shù)為67W/(m·K)]，可以獲得較為理想的導(dǎo)熱效果(熱阻約為16℃/W)。錫的導(dǎo)熱效果與物理特性遠(yuǎn)優(yōu)于銀膠。

② 出光。傳統(tǒng)的LED器件封裝方式只能利用芯片發(fā)出的約50%的光能，由于半導(dǎo)體與封閉環(huán)氧樹(shù)脂的折射率相差較大，致使內(nèi)部的全反射臨界角很小，有源層產(chǎn)生的光只有小部分被取出，大部分光在芯片內(nèi)部經(jīng)多次反射而被吸收，這是超高亮度LED芯片取光效率很低的根本原因。如何將內(nèi)部不同材料間折射、反射消耗的50%光能加以利用，是設(shè)計(jì)出光系數(shù)的關(guān)鍵。

通過(guò)芯片的倒裝技術(shù)(Flip Chip)可以比傳統(tǒng)的LED芯片封裝技術(shù)得到更多的有效出光。但是，如果說(shuō)不在芯片的發(fā)光層與電極下方增加反射層來(lái)反射出浪費(fèi)的光能，則會(huì)造成約8%的光損失，所以在底板材料上必須增加反射層。芯片側(cè)面的光也必須利用熱襯的鏡面加工法加以反射出，增加器件的出光率。而且在倒裝芯片的藍(lán)寶石襯底部分與環(huán)氧樹(shù)脂導(dǎo)光結(jié)合面上應(yīng)加上一層硅膠材料，以改善芯片出光的折射率。

經(jīng)過(guò)上述光學(xué)封裝技術(shù)的改善，可以大幅度提高大功率LED器件的出光率(光通量)。大功率LED器件頂部透鏡的光學(xué)設(shè)計(jì)也是十分重要的，通常的做法是：在進(jìn)行光學(xué)透鏡設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮最終照明器具的光學(xué)設(shè)計(jì)要求，盡量配合應(yīng)用照明器具的光學(xué)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

常用的透鏡形狀有：凸透鏡、凹錐透鏡、球鏡、菲涅爾透鏡以及組合式透鏡等。透鏡與大功率LED器件的理想裝配方法是采取氣密性封裝，如果受透鏡形狀所限，也可采取半氣密性封裝。透鏡材料應(yīng)選擇高透光率的玻璃或亞克力等合成材料，也可以采用傳統(tǒng)的環(huán)氧樹(shù)脂模組式封裝，加上二次散熱設(shè)計(jì)也基本可以達(dá)到提高出光率的效果。

以上便是此次小編帶來(lái)的大功率LED照明相關(guān)內(nèi)容，通過(guò)本文，希望大家對(duì)大功率LED照明具備一定的了解。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，小編將于后期帶來(lái)更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!