LED基础知识.pdf

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1、浅谈LED产品老化时间：2 0 0 7-1 0-1 0浏览1 7 9 5次【字体：大 中 小】我们在应用L E D时经常会出现这样种问题，L E D焊在产品上刚开始的时候是正常工作的，但点亮一段时间以后就会出现暗光、闪动、故障、间断亮等现象，给产品带来严重的损害。引起这种现象的原因大致有：1 .应用产品时，焊接制程有问题，例如焊接温度过高焊接时间过长，没有做好防静电工作等，这些问题9 5%以上是封装过程造成。2.L E D本身质量或生产制程造成。预防方法有：1.做好焊接制程的控制。2.对产品进行老化测试。老化是电子产品可靠性的重要保证，是产品生产的最后必不可少的一步。L E D产品在老化后可以

2、提升效能，并有助于后期使用的效能稳定。L E D老化测试在产品质量控制是 个非常重要的环节，但在很多时候往往被忽视，无法进行正确有效的老化。L E D老化测试是根据产品的故障率曲线即浴盆曲线的特征而采取的对策，以此来提高产品的可靠性，但这种方法并不是必需的，毕竟老化测试是以牺牲单颗L E D产品的寿命为代价的。L E D老化方式包括恒流老化及恒压老化。恒流源是指电流在任何时间都恒定不变的。有频率的问题，就不是恒流了。那是交流或脉动电流。交流或脉动电流源可以设计成有效值恒定不变，但这种电源无法称做I恒流源。恒流老化是最符合L E D电流工作特征，是最科学的L E D老化方式；过电流冲击老化也是厂

3、家最新采用的一种老化手段，通过使用频率可调，电流可调的恒流源进行此类老化，以期在短时间内判断L E D的质量预期寿命，并且可挑出很多常规老化无法挑出的隐患L E D。贴片LED的封装时间：2 0 0 7-1 1-2 6 浏览1 8 2 6 9 次【字体：大 中 小】表面贴片二极管（S M D）是一种新型的表面贴装式半导体发光器件，具有体积小、散射角大、发光均匀性好、可靠性高等优点。其发光颜色可以是白光在内的各种颜色，可满足表面贴装结构的各种电子产品的需要，特别是手机、笔记本电脑等。1、S MD 封装的工艺S MD 封装一般有两种结构：种为金属L ED,另一种为P C B 片式L ED。具体的工

4、艺如图1 所示。图 1 S MD 封装的工艺流程目前，很多厂家都利用自动化机器进行固晶和焊线，所做出来的产品质量好、一致性好，非常适合大规模生产。特别应当注意，在制作S MD 白光L ED 时，因为器件的体积较小，点荧光粉是一个难题。有的厂家先把荧光粉与环氧树脂配好、做成一个模子：然后把配好荧光粉的环氧树脂做成一个胶饼，将胶饼贴在芯片上，周围再灌满环氧树脂，从而制成S MD 封装的白光L ED。2、测试L ED 与选择P C B对 S MD 封装的L ED 进行测试，因为其体积小，不便F手工操作，所以必须使用自动测试的仪器。以P C B 片式L ED 为例，对于如图2 所示的0 6 0 3 片

5、式的S MD L ED,其尺寸为1.6 m m X 0.8 m m X 0.8 m m.图2 0 6 0 3 片式的S MD L ED由于结构的微型化，P C B 的选材和版图设计十分重要。综合各方面考虑，选取厚度为0.3 0 m m、面积为6 0 n l m X 1 3 0 m m 的 P C B 作为基板，在板上设计4 1 组封装结构，每组由4 4 只片式L ED 连为体。每个单元的图示参见图3。图 3 测试用的P C B 的单元示意图对于P C B 基板的质量要求包括：要有足够的精度：厚度的不均匀度0.0 3 m m,定位孔对电路板图案偏差0.0 5 m m。镀金属的厚度和质量必须确保金

6、丝键合后的拉力大于8 g。表面无粘污，P C B上的化学物质要清洗干净，封装时胶的粘合要牢固。目前S MI）封装的L ED大量用在显示屏上，其中把S MD上芯片连接的部分直接与显示屏的电路板用导热胶粘合，让S M D上L E D产生的热量传导到显示屏的电路板上。这样热量由显示屏上的电路板散发到空气中，有利于显示屏的散热。随着S M D器件的发展，今后的接插件会朝着S M D器件方向发展，实现小型化、高密度和鲜艳色彩,这样显示器的屏幕在有限的尺寸中可获得更高的分辨率。同时可实现结构轻巧简化及良好的白平衡；并且半值角可达1 6 0。，从而使显示屏更薄，可获得更好的观看效果。L型电极的大功率LED芯

7、片的封装时间：2 0 0 7-1 1-2 6浏览2 7 3 2次【字体：大 中 小】美国G R E E公司的1 W大功率芯片（L型电极），它的上下各有个电极。其碳化硅（S i C）衬底的底层首先镀一层金属，如金锡合金（一般做芯片的厂家已镀好），然后在热沉上也同样镀一层金锡合金。将L E D芯片底座上的金属和热沉上的金属熔合在一起，称为共晶焊接，如图1所示。图1共晶焊接对于这种封装方式，一定要注意当L E D芯片与热沉一起加热时，二者接触要好，最好二者之间加有一定压力，而且二者接触面一定要受力均匀，两面平衡。控制好金和锡的比例，这样焊接效果才好。这种方法做出来的L E D的热阻较小、散热较好、光

8、效较高。这种封装方式是上、下两面输入电流。如果与热沉相连的一极是与热沉直接导电的，则热沉也成为一个电极。因此连接热沉与散热片时要注意绝缘，而且需要使用导热胶把热沉与散热片粘连好。使用这种L E D要测试热沉是否与其接触的一极是零电阻，若为零电阻则是相通的，故与热沉相连加装散热片时要注意与散热片绝缘。共晶点加热温度也称为共晶点。温度的多少要根据金和锡的比例来定：A uS n （金8（,锡2 0%）：共晶点为2 8 2 ,加热时间控制在儿秒钟之内。A uS n （金1 0%,锡9 0%）：共晶点为2 1 7 ,加热时间控制在几秒钟之内。A g S n （银3.5%,锡9 6.5%）:共晶点为2 3

9、 2匕,加热时间控制在几秒钟之内。V型电极的大功率L ED 芯片的封装时间：2 007-11-2 6浏览2 2 09次【字体：大 中 小】对于V型电极L ED芯片，如图1所示，其中两个电极的p极和n极都在同一面。这种L ED芯片的通常是绝缘体（如A 1 Q、蓝宝石），而且在绝缘体的底层外壳上一般镀有一层光反射层，可以使衬底的光反射回来，从而让光线从正面射出，以提高光效。图1 V型电极L ED芯片的封装这种封装应在绝缘体下表面用一种导热（绝缘）胶把L ED芯片与热沉粘合，上面把两个电极用金丝焊出。特别要注意大功率L ED通过的电流大，1W L ED的电流一般为3 5 0m A,所以要用粗金丝。不

10、过有时粗金丝不适用于焊线机，也可以并联焊两根金丝，这样使每根金丝通过的电流减少。这种芯片的烘干温度是100 15 0,时间一般是6 0 9 0分钟。在封装白光L ED时应用硅凝胶调和荧光粉。如果L ED芯片底层已镀上金锡合金，也可用第一种办法来做。V型电极的L ED 芯片倒装封装时间：2 007-11-2 6浏览3 7 8 4次【字体：大 中 小】传统正装的L ED蓝宝石衬底的蓝光芯片电极在芯片出光面上的位置如图1所示。由于p型Ga N掺杂困难，当前普遍采用P型Ga N上制备金属透明电极的方法，从而使电流扩散，以达到均匀发光的目的。但是金属透明电极要吸收3 0婷4 0%的光，因此电流扩散层的厚

11、度应减少到几百n m。厚度减薄反过来又限制了电流扩散层在P型Ga N层表面实现均匀和可靠的电流扩散。因此，这种p型接触结构制约了 L ED芯片的工作电流。同时,这种结构的p n结热量通过蓝宝石衬底导出，由于蓝宝石的导热系统为3 5 W/（m K）（比金属层要差），因此导热路径比较长。这种L ED芯片的热阻较大，而且这种结构的电极和引线也会挡住部分光线出光。图 1传统蓝宝石衬底的Ga N 芯片结构示意图倒装封装总之，传统正装的L ED 芯片对整个器件的出光效率和热性能而言不是最优的。为了克服正装的不足，美国L u m i l e d s L i g h t i n g 公司发明了 F l i p

12、 c h i p （倒装芯片）技术，如图2所示。图 2 倒装芯片示意图这种封装法首先制备具有适合共晶焊接的大尺寸L E D 芯片，同时制备相应尺寸的硅底板，并在其上制作共晶焊接电极的金导电层和引出导电层（超声波金丝球焊点）。然后，利用共晶焊接设备将大尺寸L E D 芯片与硅底板焊在起。目前，市场上大多数产品是生产芯片的厂家已经倒装焊接好的，并装上防静电保护二极管。封装厂家将硅底板与热沉用导热胶粘在一起，两个电极分别用一根巾3 m i l 金丝或两根6 I m i l 金丝。综上所述，在做好倒装芯片的基础上，在封装时应考虑三个问题：由于L E D 是 W级芯片，那么应该采用直径多大的金丝才合适？

13、二是怎样把倒装好的芯片固定在热沉上，是用导热胶还是用共晶焊接？三是考虑在热沉上制作一个聚光杯，把芯片发出的光能聚集成光束。根据热沉底板不同，目前市场上常见有两种热沉底板的倒装法：一是上述介绍的利用共晶焊接设备，将大尺寸W级 L E D 芯片与硅底板焊接在起，这称为硅底板倒装法。还有种是陶瓷底板倒装法。首先，制备具有适合共晶焊接电极结构和大出光面积的L E D 芯片，并在陶瓷底板制作共晶焊接导电层和引出导电层。然后，利用共晶焊接设备将大尺寸L E D 芯片与陶瓷底板焊接在 起。集成LED的封装时间：2 0 0 7-1 1-2 6浏览2 6 8 0次【字体：大 中 小】目前，通常使用单层或双层铝基

14、板作为热沉，把单个芯片或多个芯片用固晶胶直接固定在铝基板（或铜基板）上，L E D芯片的p和n两个电极则键合在铝基板表层的薄铜板上。根据所需功率的大小确定底座上排列L E D芯片的数目，可组合封装成1 W、2 W、3 W等高亮度的大功率L E D。最后，使用高折射率的材料按光学设计的形状对集成的L E D进行封装。这种芯片采用常规芯片，并高密度集成组合，其取光效率高、热阻低，可以根据用户的要求来组合电压和电流，也可以根据用户的要求制作成不同的体积和形状。这种集成L E D的价格比单芯片1 W功率的L E D耍低，但是光效高，适合在灯具上作为背光源，并且路灯、景观灯都可以采用。这是一种很有发展前

15、景的L E D大功率固体光源，其结构如图1所示。图1多芯片组合集成大功率L E D示意图对于多芯片集成的大功率L E D,在制作工艺上必须注意：要对L E D芯片进行严格的挑选，正向电压相差应在土0.I V之内，反向电压要大于1 0 V；制作时要特别注意防静电，如果个别的芯片被静电损坏，但是又无法检出，那么这对整个大功率L E D的性能影响很大。在固晶和焊线后，要按满电流201n A点亮一个小时，合格后才能进行点荧光粉和灌胶。封装好后，还要进行几个小时的老化，然后进行测试和分选。在排列芯片时，要让每个L E D芯片之间有一定的间隙。在固晶时，L E D芯片要保持样高度，不要出现有的芯片固晶胶较

16、多，垫得很高，而有的乂很低；只要芯片的底部粘有一定的固晶胶，可以固定住芯片即可（推力不小于1 0 0 g）o在其他地方不要留有固晶胶，否则多余的固晶胶会吸收光线而不利于出光。因为芯片的排列可能有串联、并联之分，所以在焊线时，尽量保持每根金丝相隔一定的距离，并保持平行，不能交叉。金丝要有一定的弧度，并且不能从芯片上跨过。保持固晶下面的热沉面光洁，让光线能从底座反射回来，从而增加出光。因此在铝基板上挖开的槽要光滑，这样有利于出光。铝基板挖槽的大小和深度，要根据芯片的多少和出光角度的大小来确定。根据L E D技术的发展，大功率的光源必须由多个芯片集成组合，所以多个芯片集成为大功率L E D光源的技术

17、和工艺必将不断发展。大功率LED封装的注意事项时间：2007-11-26浏览2674次【字体：大 中 小】对于大功率LED的封装，要根据LED芯片来选用封装的方式和相应的材料。如果LED芯片已倒装好，就必须采用倒装的办法来封装；如果是多个芯片集成的封装，则要考虑各个芯片正向、反向电压是否比较接近，以及LED芯片的排列、热沉散热的效果、出光的效率等。工作人员应该在原有设计的基础上进行实际操作，制作出样品进行测试，然后根据测试的结果进行分析。这样经过反复试验得出最佳效果，最后才能确定封装方案。热沉材料的选择无论从经济的角度还是从制造工艺的角度考虑，铜和铝都是最好的热沉材料但是铜和铝含有不少的合金，

18、各种合金的导热系数（参见表1）相差较大，所以在选择铜或铝作为热沉时，要看具体的合金成分，这样才有利于确定最终的热沉材料。表 1铜、铝及其合金的导热系数同样也可选择其他的材料作为热沉，效果也是不借的。例如选择银或在铜上镀一层银，这样的导热效果更好。导热的陶瓷、碳化硅也都可以用做热沉，而且效果也很好。由于大功率LED在通电后会产生较大的热量，并且如果用于封装的胶和金丝的膨胀系数不一样，那么膨胀时就会使金丝拉断或造成焊点接触电阻较大，从而影响了发光器件的质量。特别应注意的是，封装胶会因温度过高而出现胶体变黄，因此降低了透光度并影响光的输出。一般情况下，在使用大功率LED时，应考虑把热沉上的热量传导到

19、其他的散热器上。对于散热器材料的选择和安装，也要进行认真的考虑和必要的计算（散热面积）。目前,散热器般也是选用铝或铜材料。这里要注意两个问题：一是热沉与散热器之间的粘接材料一般应采用导热胶，如果是两个物体的表面接触，中间定会有空气，而且空气的导热系数很差，所以在界面之间应有层导热胶来让它们紧密接触，这样导热效果才会好。二是散热效果与散热器的形状和朝向有关。大功率LED应用中的四个技术指标时间：2007-11-26浏览4462次【字体：大 中 小】在使用大功率白光L E D时，必须了解光强分布、色温分布、热阻及显色性等问题:掌握W级大功率L E D的光强分布图，是正确使用大功率L E D所必需的

20、。厂家定要向客户提供L E D器件的各种参数指标。大功率L E D的色温分布是否均匀，将直接影响照明效果：而且色温与显色指数是互相关联的，色温的改变会引起显色指数的变化。大功率L E D的热阻直接影响L E D器件的散热。热阻你，散热越好：热阻高则散热差，这样器件温升高，就会影响光的波长漂移。根据经验，温度升高一度，光波长要漂移0.2 2.3 n m,这样会直接影响器件的发光质量。温升过高也直接影响W级大功率L E D的使用寿命。显色性是白光L E D的重要指标，用于照明的白光I-E D的显色性必须在8 0以上。制作白光LED的几种方法时间：2 0 0 7-1 1-2 7浏览3 3 8 8次【

21、字体：大 中 小】目前，常见的用L E D芯片产生白光的方法有二种：在L E D蓝光芯片上涂覆Y A G荧光粉。在L E D蓝光芯片上涂覆Y A G （y t t r iu m a l u m in u m ga r n et,钮铝石榴石）荧光粉，芯片发出的蓝光激发荧光粉后可产生典型的5 0 0 5 6 0 n m的黄绿光，黄绿光再与蓝色光合成白光。利用这种方法制备白光相当简单，便于实现且效率高，资金投入不太大，因此具有一定的实用性。其缺点是荧光粉与胶混合后，均匀性较难控制。由于荧光粉易沉淀，导致布胶不均匀、布胶量不好控制，因而造成出光均匀性差、色调一致性不好、色温易偏离且显色性不够理想。R

22、G B三基色混合。这种方法是将绿、红、蓝三种L E D芯片组合，同时通电，然后将发出的绿光、红光、蓝光按一定比例混合成白光。绿、红、蓝的比例通常是6：3：1,或用蓝光芯片加黄绿色的双芯片补色来产生白光。只要通过各色芯片的电流稳定、散热较好，那么这种方法产生的白光比上述产生的白光稳定且制作简单。但是，由于红、绿、蓝三种芯片的光衰不一样，驱动方法（控制通过L E D电流大小的方法）要考虑到不同芯片的光衰不一样。采用不同的电流进行补偿，使之发出的光比例控制在6：3：1。这样可以保持混合的白光稳定，从而达到理想的效果。在L E D紫外光芯片上涂覆R G B荧光粉。这种方法利用紫外光激发荧光粉产生三基色

23、光来混合形成白光。但是，目前的紫外光芯片和R G B荧光粉是混合激发的，其出光效率较低，而且用于封装的环氧树脂在紫外光照射下易分解老化，从而使透光率下降。涂覆YAG荧光粉的工艺流程和制作方法时间：2007-11-28浏览7666次【字体：大 中 小】当前大多数封装厂商都是采用这种方法来制作白光LED,在LED蓝光芯片上涂覆YAG荧光粉来制作白光LED的工艺流程如图1所示，卜面的内容将对这种工艺流程中的关键因素进行讨论。图1在LED蓝光芯片上涂覆YAG荧光粉制作白光LED的工艺流程选择蓝光芯片选择与荧光粉匹配的蓝光芯片是制作好白光LED的第 步。波长为430470nm的光都是蓝光，需要选择其中某

24、一波长的蓝光与荧光粉进行匹配，可以有效激发这种荧光粉，从而实现较高的量子效率且出光稳定。具体做法可以用荧光粉比较仪来选择荧光粉，即用不同波长的蓝光来激发它。哪一种在比较仪上显示的相对比值最高，就选定这种荧光粉和这波长的蓝光芯片。般激发荧光粉的蓝光的波长宽度约为2.5nm。选择这种波长是因为生产芯片的厂家要更精确地挑选出光的波长也有困难，需要更精密的测试仪器,这会使制造成本提高。固定芯片制作白光LED时一定要把LED芯片固定在支架上（或热沉上），所以必须选择一种胶把芯片粘合在支架上。使用什么胶要根据芯片来选定。如果LED芯片是L型电极的，也就是说这种芯片是上、下各有一个电极，那么要求芯片粘合的胶

25、既要能导电，又要能把LED芯片上的热量通过胶传导到支架或热沉上。所以，必须用导热性能好、导电性能也好的固晶胶。现在市场上很多种可供选择的胶。如果LED芯片是V型电极的，也就是说在上面有两个电极，下面没有电极，因此下面就不允许导电。但是仍然需要导热性能，所以必须使用绝缘导热性能较好的胶。绝缘导热的胶与既导电又导热的胶相比，后者的导热性能更好。当LED芯片衬底采用蓝宝石时，有人为了追求导热性能更好，也可用既导电又导热的胶作为固晶胶。图2给出了将LED芯片使用导热导电胶和导热绝缘胶固定的示意图。图2固定LED芯片电极焊线在制作白光LED时，必须注意芯片p/n两个电极的焊线，一般采用金丝球焊的可靠性较

26、好。特别需要注意的是，加在焊线上的压力不要太大，一般是30、40g之间，压力太大容易把电极打裂，而这种裂缝通过一般的显微镜都是看不见的。如果存在电极裂缝，那么在通电加热后，这个裂缝会逐步变大，相应的漏电流也会增大，这样LED在使用时会很快损坏。生产环境制作白光L E D 的生产环境要有一万级到十万级的净化车间，并且温度和湿度都是可调控的。白光L E D 的生产环境中要有防静电措施，车间内的地板、墙壁、桌、椅等都要有防静电功能，特别是操作人员要穿上防静电服并戴上防静电手套。在 L E D 芯片生产流程的每个工序中，都必须要有防静电措施。例如，在将蓝光芯片从蓝膜上撕开时，会产生1 0 0 0 V

27、以上的静电，足以将L E D 芯片击穿。在没有静电防护的情况下，当人体接触L E D 时，人体上的静电通过L E D 放电而导致L E D 芯片局部击穿。芯片由于静电而被击穿后，将在L E D 的两个电极有源层及电极界面和有源层体内形成结构缺陷。即使一定的载流子注入了填充了所有的缺陷，但是多余的载流子部分将发生辐射复合，并伴随着光的输出。很难在测试时或开始使用时判定L E D 是否受到静电损伤，但是在使用的过程中会不断出现“黑灯”的现象。因为这种L E D 在使用过程中其正向漏电流会逐渐变大，达到一定程度就不再正常工作。烘烤芯片在制作白光L E D 工艺过程中，要随着工艺流程将L E D 芯片

28、放进烘箱内烘烤三四次。应当合理控制烘箱的温度和烘烤的时间，最好温度不超过1 2 0 C：否则放在烘箱内的L E D 芯片温度超过1 2 0 后，将会损坏 p n 结。因此，可以将烘烤的时间设定得长一些，但是温度最好不要高于1 2 0。涂覆荧光粉首先要把荧光粉和环氧树脂调配好，调配的浓度和数量都要根据以往的经验。这里要特别强调的是，胶和荧光粉定要充分搅拌均匀，要让A、B 胶充分混合。在点荧光粉（荧光粉和胶混合，即点胶）的过程中，荧光粉不能沉淀，浓度要始终保持一致。点荧光粉所用的设备、装胶的容器和针头都要保持一定的温度并不断搅拌，防止胶凝固和荧光粉沉淀。点胶的针头最好使用不粘胶的针头，这种针头只需

29、轻轻一吹就会干净。在点胶过程中要保证针头不会发生堵塞，并且出胶要均匀。这样做才能使白光的色温一致性较好。目前生产白光L E D 的厂家，大多数是采用人工点荧光粉，点荧光粉的工人要经过长期的培训，在掌握经验后才能很好地完成这项工艺。点荧光粉所用的点胶机般有两种：粘胶机：即将荧光粉和胶配好后，均匀地分布在滚筒上，滚筒不断滚动，这样胶就可以均匀分布在滚筒的外壁上。把焊好金丝的蓝光芯片的整个支架（2 0 粒）靠到滚筒上，滚筒上的荧光粉胶就会均匀地粘到2 0个芯片的支架“碗”内。图3 给出了荧光粉粘胶机的示意图。图3 荧光粉粘胶机点胶机：另一种是用自动配好荧光粉的胶从针头滴到焊好L E D 的支架上，其

30、工作原理就像灌胶机一样。灌胶机一次可灌2 0 粒，点荧光粉胶一般一次为4 5 粒。这种点胶机滴出来的胶量可以进行调节控制。装在点胶机容器内的胶要保持一定的温度，需要经常搅拌，这样不会产生沉淀。以上两种都适用于6 3 m m、4）5 m m等引脚式封装的L E D 管子。图4 给出了荧光粉点胶机的示意图。图4荧光粉点胶机有些制造大功率白光LED的方法，是预先把荧光粉和胶调配好，然后开出一个模子，把荧光粉胶刷在模子上，让它干后成为片胶饼。再把胶饼盖在焊好的大功率LED芯片上，并用适量的胶把胶饼固定在芯片上。这样做出来的LED其色温会比较一致。大功率白光LED的制作时间：2007-11-28浏览57

31、10次【字体：大 中 小】大功率3级功率）臼光LED的制作，随着蓝光LED芯片技术的不断提高和封装新材料的不断出现，其封装的技术和工艺也在不断改进。目前，市场上的大功率白光LED从1瓦到几十瓦都有，但P3W的白光LED采用单芯片LED封装成点光源，而5W以上的大多数白光LED是由大功率蓝光LED芯片集成的，特别是10W以上大功率白光LED 一般都直接集成在铝基板或铜基板上，然后做成条状或圆盘状的面光源。W级功率白光LED的封装有其特殊性：一是W级功率白光LED在封装时必须用到荧光粉；二是W级功率白光LED在封装时的功率大、发热量大。因此，在封装W级功率白光LED时，必须要考虑三个通道：电流通道

32、。W级功率白光LED通过电流比较大，般是儿十毫安到儿百毫安以上，所以这种电流通道要考虑好。出光通道。光从蓝光LED芯片发光层发出，如何让 部分蓝光激发荧光粉，从而发出黄光和另部分蓝光以合成白光，这是需要仔细研究的。热通道。由于W级功率白光LED发出的热量大，如何让热量传导出去，从而降低W级功率白光LED中的pn结的温度，这也是需要考虑的。这三个通道能否设计好，对于W级功率白光LED来说是至关重要的。这三种通道最好都是独立的,不要共用，特别是电流通道和热通道不要共用。图1是W级功率白光LED的出光、通电和导热示意图。图1 w级功率白光LED的光、电、热走向示意图电流通道W级功率白光LED的电流通

33、道的通过电流很大，因此选用的导电金丝也要考虑使用比较粗的，每种金丝的直径大小与允许通过的最大电流都有相应的参考系统，可根据这种参考系数进行选用。另一方面由于电流大，在开、关电源波动时有很大的冲击电流，因此要求电通道耐冲击。白光LED器件温度差别也较大，因此用来封装的各种材料的热胀冷缩系数要选配好，特别是要考虑金丝在热胀的情况下能否经受大电流的冲击。出光通道由于W级功率白光LED发热量大、温度高，环氧树脂在高温下会发黄变污，因此降低了透光率，阻碍了出光通道，最终影响了出光。在选用出光通道的材料时，考虑到长期使用时由于紫外光照射，会使胶产生“玻璃化”，因此W级功率白光LED的封装胶在目前情况下应选

34、为硅凝胶（或硅树脂）。另一方面要考虑到折射率的因素，W级功率白光LED的芯片折射率一般约为3.0,封装胶的折射率应选为过渡值。LED光会从折射率约为3.0的芯片发射到折射率为1的空气中，那么中间层应选用多大的折射率呢？一般情况下，折射率应大于1.5,这样出光效率才会高。W级功率白光LED出光的半强度角是由封胶和盖壳决定的，这个半强度角要根据LED芯片出光的特性来设计，一般设计的角度是30。，60,90,120,等等。根据LED芯片的出光位置，要把光强“集中”起来向出光角度射出，这样才能得到较大的光强。热通道W级功率白光LED的热通道也是十分重耍的，它直接关系到W级功率白光LED的使用寿命和光衰

35、问题。LED芯片中的pn结温度升高，促使芯片温度升高，然后芯片的温度就会传导到热沉上。这中间应配有较好的导热材料，才能使芯片的温度很快地传到热沉上。现在，这种导热胶有很多种，要根据实际使用情况进行选择。目前，连接芯片与热沉之间有两种办法：一是用固晶胶把芯片与热沉连接，二是用锡和金的合金进行共晶焊接。这两种方法如果实现得很好，都会获得良好的导热效果。导热还与芯片的接触面积有关系,所以芯片与热沉的接触面积大，其导热的面积也大，导热也快。评价W级功率白光L E D对于W级功率白光L E D,由于L E D 芯片和封装所用的材料及工艺不一样，所得到的管子性能也不样。如何判断 个 W级白光L E D 的

36、管子的优劣呢？般可以通过以下儿个指标来评价：经过一段时间连续点亮，它的光通量衰减曲线是怎样的？反向漏电有什么变化？色温有什么变化？W级功率白光L E D 的色温分布是怎样的？光强的分布情况是怎样的？热阻大小是多少？这几个指标是判断W级功率白光L E D 的管子优劣的重要指标。影响白光LED寿命的主要因素时间：2 0 0 7-1 1-2 8 浏览3 5 2 3 次【字体：大 中 小】白光L E D 的寿命主要取决于L E D 芯片的质量、L E D 芯片的设计和芯片的材料。以下因素都会对白光 L E D 的寿命产生影响：芯片良好的导热性 芯片的抗静电性能 芯片的抗浪涌电压和电流等因此，在制作白光

37、L E D 时，首先要了解L E D 芯片的性能指标，同时还要了解白光L E D 使用的环境条件和允许的极限指标。这样才能正确使用白光L E D,使白光L E D 使用时间和可靠性达到最佳状态。工艺流程对白光LED寿命的影响时间：2007-11-29浏览3637次【字体：大 中 小】除了芯片本身的质量因素之外，LED的工艺流程还对其使用寿命有着显著影响。如何更好地控制工艺流程中的各个步骤与选用合适的辅助材料，从而保证一定的使用寿命，将是我们下文讨论的重点。封装方法有了好的LED芯片，还要有科学的封装方法，这样才能得到寿命较长的白光LED光源。首先对白光LED封装所用的材料进行分析。固定LED芯

38、片所用的固晶胶，有导电胶和绝缘胶之分,如果LED芯片为L型电极，就必须使用导电胶，这种固晶胶既能导电乂能导热。如果LED芯片是V型电极，就要使用导热性能好的绝缘胶作为固晶胶。其次是选用引脚式封装的支架，目前支架由两种材料做成：种是铁支架，外表镀银；另一种是铜支架，外表也是镀银。这两种材料的导热系数不一样，相差比较大。一般用铜支架做成的LED要比用铁支架做成的LED其寿命长一倍以上。pn结的工作温度理论和实践都已经证明，LED的寿命是与LED的pn结工作温度紧密相关的。pn结的工作温度一般在11012(TC之间，但在设计中，应当考虑长期工作的情况下，pn结尽量保持在100C左右。当LED芯片内

39、结 温 升 高 时，光通量就会衰减1%,LED芯片发光的主波长就会漂移r2nm对于白光LED来说，温度对白光LED的寿命影响很大。一方面pn结温升，促使光衰增大；另一方面促使发光主波长漂移，同时也影响了光对荧光粉的有效激发，不但光衰增大，色温也产生变化。因为主波长改变了，激发的黄光也发生变化，结果混合光就和原有光的色温不一样。引起白光LED快速衰减的主要原因时间：2 0 0 7-1 1-3 0浏览5 6 7 5次【字体：大 中 小】引起白光L E D器件快速衰减的主要原因，是蓝光L E D芯片的衰减还是荧光粉衰减，目前L E D业内人士对此的看法并不一致。有人使用同样的蓝宝石衬底G a N基蓝

40、光L E D芯片、支架、环氧树脂封装材料，制成巾5 m m支架式蓝光L E D和白光L E D,然后比较两组器件长期工作后的光通量衰减情况。在实验时，点亮电流均为2 0 m A,测试电流也为2 0 m A,环境温度、测试仪器都样。结果白光L E D比蓝光L E D的光通量衰减要 快（如图1所示）。由于两组器件的差别在于白光L E D的封装中添加了荧光粉，人们很自然就会想到是否因为荧光粉衰减而导致白光L E D的衰减加速。图1白光L E D和蓝光L E D衰减的比较我们都知道，如果是荧光粉衰减，那么必然会出现由荧光粉激发出的波长峰值为5 7 0 n m的黄绿光衰减，从而导致白光L E D的色度坐

41、标向蓝色调方向变化，即色度坐标值减少。经过测试，实际结果却表明白光L E D器件的色度坐标反而向黄色调方向变化。因此，可以认为荧光粉不是造成白光衰减加速的主要因素。持这种观点的人认为：与普通L E D相比，蓝光、白光L E D的不同之处在于发光的波长较短，环氧树脂在吸收短波长的光辐射后会氧化，继而形成色团。此外，环氧树脂还会因受热而变化，称为“黄变”，从而造成短波长的光穿透率下降。这种现象对红光L E D不构成影响，但对蓝、白光L E D影响较大，这是蓝光、白光L E D衰减较快的一个重要原因。如果将白光L E D的芯片上涂层薄荧光粉，然后分析比较两种器件的光线在器件内部的行程，就会发现蓝光L

42、 E D的光线直接透过环氧树脂射出，而白光L E D器件由于表面存在荧光粉层，一部分光线直接射出，一部分光线射向荧光粉颗粒。荧光粉颗粒除了将部分蓝光转换为黄光之外，由于光线还有各向同性的散射作用，因此造成荧光粉层附近的短波长光福射和热量高度集中，这样荧光粉层附近的环氧树脂更容易发生“黄变”。这对白光L E D的衰减也会有影响，如图2所示。图2光的各向同性散射的影响有人也做过这样的实验：选用同蓝光芯片与不同的荧光粉。选用的荧光粉激发光谱峰值波长为4 6 0 5 n m,由于稀土掺杂不同导致发射波长有540nm、550nm、560nm三种。三种不同发射波长的光通量随着时间的变化情况如图3所示。图3

43、三种不同发射波长的光通量随时间的变化由图3可见，发射波长是560nm时衰减比较少，可以得出结论：同一种蓝光芯片激发不同杂质的荧光粉，将导致发射不同的黄光波长，因此混合而成的白光也有不同的衰减。这说明荧光粉衰减是占主要的因素。还有人选用同一种芯片和同种荧光粉（调配的胶和浓度都一样），而涂在蓝光芯片上的荧光粉厚度不一样。这样进行实验，发现涂较厚的荧光粉比涂较薄的荧光粉的芯片，其白光衰减较快，如图4所示。图4 芯片的荧光粉涂层厚度不同，其光通量随时间的变化综上所述，引起白光L E D 的衰减有多种原因，要根据实际情况进行分析，然后再用实验去证实。YAG荧光粉时间：2 0 0 7-1 1-3 0 浏览

44、3 0 4 9次【字体：大 中 小】制作白光LE D 的方法之一，是在蓝光LE D 芯片外面涂覆荧光粉。具体的工艺是将发射光的波长主峰在4 5 0 4 7 0 nm 范围内的蓝光LE D 芯片焊好后，在其表面涂覆稀上钮铝石榴石(Y A G)系列荧光粉。这种荧光粉在蓝光辐射下会发射黄光，这样，部分蓝光转变成黄光，和剩余的蓝光混合而形成白光LE D。由于稀土钻铝石榴石荧光粉有两个特点：是它的发射光的波长主峰在5 0 0 5 8 0 nm 范围内，即黄光区域的任意位置；二是它的最佳激发波长在4 3 0 4 8 0 nm 范围内的不同位置。因此，选用该系列荧光粉加上配有不同波长蓝光的LE D,就可以制

45、备不同色温的白光LE D。1 996 年 7 月 2 9 日，日亚化学公司在日本最早申报的白光LE D 的发明专利就是在蓝光LE D 芯片上涂覆Y A G 黄色荧光粉，通过芯片发出的蓝光与荧光粉被激活后发出的黄光互补而形成白光。实际上，Y A G荧光粉在2 0 世纪7 0 年代时就有许多人研究，当时主要应用在飞点扫描仪上，主要是利用C e 的发光具有超短余辉的特点。1 999年，我国的有关单位在Y A G 荧光粉基础上进行了改进，制备出 系列具有不同发射主峰波长(5 2 0 5 6 0 nm)的黄色荧光粉，并成功地应用于蓝光激发的白光LE D。有人为了避开专利问题，采用“蓝光LE D+绿色荧光

46、粉+红色荧光粉”的办法来制作白光LE D,即用蓝光LE D 激发绿色和红色荧光粉。其中绿色荧光粉可采用发射光的波长主峰为5 0 0、5 3 0 nm 的稀土钮铝石榴石荧光粉。而对于红色荧光粉，目前尚未找到一种发光效率足够高的材料，通常是采用销/镒激活的氧化物或盐类化合物，也可能是用销激活的有机发光材料。改进荧光粉之后，红光部分有显著增强，将来就可以实现第三种获得白光LE D的方法。RGB荧光粉时间：2 0 0 7-1 1-3 0浏览2 7 0 4次【字体：大 中 小】在紫光及紫外光激发的白光LE D产品方面，飞利浦公司于1 9 9 7年5月2 7日在美国申报了“U V （紫外光）L ED+荧光

47、粉”发光装置的发明专得。但是该专利没有涉及具体的荧光粉的组成。我国的有关单位已经在2 0 0 0年开始了紫光及紫外光激发的白光L ED用荧光粉的研究，并于2 0 0 1年6月分别在第五届中韩双边新材料学术研讨会和北京第四届国际稀土研究与应用学术研讨会上，报告了可应用于紫光及紫外光激发的白光L ED的稀土三基色（R G B）荧光粉的组成。这些荧光粉已大紫光及紫外光激发的白光L ED中得到了应用。美国G E公司有多项有关U V L ED激发的三基色荧光粉组成的专利。其中最早的一项是2 0 0 0年5月2 6日在美国申报的，公布专利日期是2 0 0 2年7月3日。他们报送的两种蓝色荧光粉的组成与我国

48、某一单位提出的红色荧光粉组成基本一致，但总的来说，红色荧光粉的发光效率还是不够高，无法满足白光L ED的要求，需要进一步改进。RGB三基色合成白光的制作原理时间：2 0 0 7-1 1-3 0浏览4 2 3 1次【字体：大 中 小】R G B三基色混合成白光也是制作白光L ED的种方法。这种方法将L ED的红、绿、蓝三种芯片组合在起，通过电流让它们发出红、绿、蓝三种基色光，然后混合成全彩色的可见光。这种方法得到的白光有良好的显色性能、较宽的色温范围，所用的材料和L ED芯片也能方便获取。这种方法经常在三个L ED 芯片中加入一个控制电流I C （集成电路）芯片。一方面可控制供给L ED的各个芯

49、片的恒定电流，防止因L ED 工作电流变化引起光的主波长偏移而变色，继而使白光的色温也发生变化。另一方面，可以控制通过三个R G B L ED 芯片的电流大小，从而使三个芯片的发光强度相应发生变化,实现三基色光混合比例随之发生变化，这样就可以产生多种变换的色彩。通过这种方法生产的L ED 产品很受人们的欢迎。目前，市场上使用L E D 三基色R G B 芯片混合白光的产品分为三类:将三个红、绿、蓝芯片封装在e 5 廊 7 8 0 n m时，即使光源的光能量辐射再强，人眼也对它没有任何光的感觉。例如在图3的相对视敏函数曲线中，对于8 5 0 n m、8 8 0 n m、9 4 0 n m处的线外

50、线，人眼根本看不到。图3 相对视敏函数曲线国际照明委员会研究推荐了 V (入)曲线。当3=5 5 5 n m时，V (入)为最大值1.0：而当3=4 6 0 n m时，V (N )=0.0 6：当 X p=6 6 0 n m 时，V (X )=0.0 6 0 8 光通量。光通量是按人眼的光感觉来度量光的辐射功率，即辐射光功率能够被人眼视觉系统所感受到的那部分有效当量。表征的符号为小，国际通用的光通量单位为流明(1 m)假设单色光的波长为X ,则该波长的光通量F (晨)就等于它的辐射功率P (X,)与相对视敏函数 V (的乘积，可参见式(1)：F (X,)=P (X,)X V (X,)(1)如果