谁在影响LED封装中的取光效率

　　LED 被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，广泛应用于各种指导、显示、装潢、背光源、普通照明和城市夜景等领域。根据使用功能的不同，可以将其划分为信息显示、信号灯、车用灯具、液晶屏背光源、通用照明5大类。

　　常规LED灯存在着亮度不足等缺憾，而致使普及率不够。功率型LED灯却有着亮度足使用寿命长等优势，但是功率型LED却有着封装等技术困难，下面就简单分析一下影响功率型LED封装取光效力的因素。

　　影响取光效率的封装要素

　　1.散热技术

　　对由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，这些热量经过粘结胶、灌封材料、热沉等，辐射到空气中，在这个进程中每部分材料都有阻挠热流的热阻抗，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），此时由于电流的热消耗而引发的PN结温度上升为：

　　T（℃）=Rth TImes;PD

　　PN结结温为：

　　TJ=TA+Rth TImes;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，由于热消耗引起的温升增高，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.. nm/℃，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，会引发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，并致使白光色温的改变。

　　对于功率发光二极管来讲，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。对封装和应用来讲，如何降低产品的热阻，使PN结产生的热量能尽快的散发出去，不但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其重要，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。其次结构设计要公道，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，当入射角到达一定值，即大于等于临界角时，会产生全发射。以GaN蓝色芯片来讲，GaN材料的折射率是2. ，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芯片的外量子效率在 0%-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。据报道，目前GaN芯片的外量子效力在 0%-40%左右。一样，芯片发出的光要透过封装材料，传送到空间，也要斟酌材料对取光效率的影响。

　　所以，为了提高LED产品封装的取光效力，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，封装的外形最好是拱形或半球形，这样，光线从封装材料射向空气时，几近是垂直射到界面，因而不再产生全反射。

　　.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成品的发光效力。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，但其实不理想。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，没法按预期的目标反射至出光面，从而致使最终封装后的取光效力偏低。

　　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，包括激起波长、颗粒度大小、激起效力等，需全面考核，兼顾各个性能。其次，荧光粉的涂覆要均匀，最好是相对发光芯片各个发光面的胶层厚度均匀，以避免因厚度不均造成局部光线没法射出，同时也可改良光斑的质量。

　　综述：良好的散热设计对提高功率型LED产品发光效力有着显着的作用，同时也是确保产品寿命和可靠性的条件。而设计良好的出光通道，这里侧重指反射腔、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来讲，荧光粉的选择和工艺设计，对光斑的改善和发光效力的提高也至关重要。