大功率白光LED的制作

大功率白光LED的制作

大功率（W级功率）白光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1~3W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。W级功率白光LED通过电流比较大，一般是几十毫安到几百毫安以上，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，如何让一部分蓝光激发荧光粉，从而发出黄光和另一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要的，它直接关系到W级功率白光LED的使用寿命和光衰问题。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LED

对于W级功率白光LED，由于LED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一样。如何判断一个W级白光LED的管子的优劣呢？一般可以通过以下几个指标来评价：

·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LED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LED的管子优劣的重要指标。