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大功率LED的封裝技術(shù)

LED的封裝設(shè)計(jì)應(yīng)與芯片設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行，并且需要對(duì)光、熱、電、結(jié)構(gòu)等性能統(tǒng)一考慮。在封裝過(guò)程中，雖然材料（散熱基板、熒光粉、灌封膠）選擇很重要，但封裝結(jié)構(gòu)中應(yīng)盡可能減少熱學(xué)和光學(xué)界面，led光控小夜燈，從而降低封裝熱阻，提高出光效率。

一、

大功率LED封裝由于結(jié)構(gòu)和工藝復(fù)雜，并直接影響到LED的使用性能和壽命，一直是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)，特別是大功率白光LED封裝更是研究熱點(diǎn)中的熱點(diǎn)。LED封裝的功能主要包括：1.機(jī)械保護(hù)，以提高可靠性；2.加強(qiáng)散熱，以降低芯片結(jié)溫，提高LED性能；3.光學(xué)控制，提高出光效率，優(yōu)化光束分布；4.供電管理，包括交流/直流轉(zhuǎn)變，以及電源控制等。

LED封裝方法、材料、結(jié)構(gòu)和工藝的選擇主要由芯片結(jié)構(gòu)、光電/機(jī)械特性、具體應(yīng)用和成本等因素決定。經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展，LED封裝先后經(jīng)歷了支架式(Lamp LED)、貼片式(SMD LED)、功率型LED(Power LED)等發(fā)展階段。隨著芯片功率的增大，特別是固態(tài)照明技術(shù)發(fā)展的需求，對(duì)LED封裝的光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)和機(jī)械結(jié)構(gòu)等提出了新的、更高的要求。為了有效地降低封裝熱阻，提高出光效率，必須采用全新的技術(shù)思路來(lái)進(jìn)行封裝設(shè)計(jì)。

二、大功率LED封裝關(guān)鍵技術(shù)

大功率LED封裝主要涉及光、熱、電、結(jié)構(gòu)與工藝等方面，如圖1所示。這些因素彼此既相互獨(dú)立，led卡通小夜燈，又相互影響。其中，光是LED封裝的目的，熱是關(guān)鍵，電、結(jié)構(gòu)與工藝是手段，而性能是封裝水平的具體體現(xiàn)。從工藝兼容性及降低生產(chǎn)成本而言，LED封裝設(shè)計(jì)應(yīng)與芯片設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行，即芯片設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)該考慮到封裝結(jié)構(gòu)和工藝。否則，等芯片制造完成后，可能由于封裝的需要對(duì)芯片結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，從而延長(zhǎng)了產(chǎn)品研發(fā)周期和工藝成本，有時(shí)甚至不可能。

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  電光源基礎(chǔ)知識(shí)及其分類

(一)基礎(chǔ)知識(shí)

利用電能做功，產(chǎn)生可見光的光源叫電光源。利用電光源照明，稱為電照明：電照明按發(fā)光的方法不同可分為電阻發(fā)光、電弧發(fā)光、以及氣體發(fā)光和熒光粉發(fā)光四類；按照明使用的性質(zhì)分為一般照明、局部照明和裝飾照明三類：按照明使用的方式分為連續(xù)照明和間斷照明兩類；按電光源的起動(dòng)方式分為電壓自適應(yīng)和輔助觸發(fā)兩類等。

一、電光源的發(fā)光方法

1.電阻發(fā)光，這是一種利用導(dǎo)體自身的固有電阻通電后產(chǎn)生熱效應(yīng)，達(dá)到熾熱程度而發(fā)光的方法。如常用的白熾燈、碘鎢燈等。

   2.電弧發(fā)光，這是一種利用二電極的放電產(chǎn)生高熱電弧而發(fā)光的力法。如碳精燈.

   3.氣體發(fā)光，led小夜燈床頭燈，這是一種在透明玻璃管內(nèi)注入稀薄氣體和金屬蒸氣，利用二極放電使氣體高熱而發(fā)光的方法。如鈉燈、鏑燈等。

   4.熒光粉發(fā)光，這是一種在透明玻璃管內(nèi)注入稀薄氣體或微量金屬，并在玻璃管內(nèi)壁涂上一層熒光粉，借二極放電后利用氣體的發(fā)光作用使熒光粉吸收再發(fā)出另一種光的方法．如熒光燈等。

二、電光源的起動(dòng)方式

1.電壓自適應(yīng)，這類燈泡，只要給它加上額定電壓即可正常工作。如白熾燈、袖鎢燈等。

   2.輔助觸發(fā)型。這類燈泡，供給其額定電壓．它并不工作，而是需要一個(gè)較額定電壓高的輔助觸發(fā)電壓進(jìn)行啟動(dòng)，然后才能工作，如熒光燈。

三.壽命

電光源的壽命是電光源的重要性能指標(biāo)，用燃點(diǎn)小時(shí)數(shù)表示。

1.平均壽命

光源從次點(diǎn)燃起，一直到損壞熄滅為止，累計(jì)燃點(diǎn)小時(shí)數(shù)稱為光源的全壽命。電光源的全壽命有相當(dāng)大的離散性，即同一批電光源雖然同時(shí)點(diǎn)燃，卻不會(huì)同時(shí)損壞，它們將有先有后陸續(xù)損壞，且可能有較大的差別，因此常用平均壽命的概念來(lái)定義電光源的壽命。取一組電光源作試樣，從一同點(diǎn)燃起計(jì)時(shí)，到 50% 的電光源試樣損壞為止，所經(jīng)過(guò)的小時(shí)數(shù)就是該組電光源的平均壽命。一般光通量衰減較小的光源常用平均壽命作為其壽命指標(biāo)，例如鹵鎢燈。

2.有效壽命

電光源在使用過(guò)程中光通量將隨時(shí)間的增加而逐漸衰減。有些電光源的光通量衰減到一定程度時(shí)，小夜燈，雖然光源尚未損壞，但它的光效明顯下降，繼續(xù)使用極不經(jīng)濟(jì)。電光源從點(diǎn)燃起，一直到光通量衰減到某個(gè)百分比所經(jīng)過(guò)的燃點(diǎn)時(shí)數(shù)就稱為光源的有效壽命。一般取70%-80%額定光通量作為更換光源的依據(jù)。熒光燈一般用有效壽命作為其壽命指標(biāo)。

3.啟燃與再啟燃時(shí)間

電光源啟燃時(shí)間是指正常工作的的光源熄滅后再將其點(diǎn)燃所需要的時(shí)間。熱輻射光源啟燃時(shí)間一般不足1秒鐘，可認(rèn)為是瞬時(shí)啟燃的；氣體放電光源的啟燃時(shí)間從幾秒鐘到幾分鐘不等，取決于光源的種類。

電光源的再啟燃時(shí)間是指正常工作著的光源達(dá)到額定光通量輸出所需的時(shí)間，大部分高壓氣體放電光源的再啟燃時(shí)間比啟燃時(shí)間更長(zhǎng)，這是因?yàn)樵賳⑷紩r(shí)要求這種光源冷卻到一定的溫度才能正常啟燃，即增加了冷卻所需要的時(shí)間。

近年來(lái)，電光源的發(fā)展突飛猛進(jìn)，就其品種而言，五光十色，成千上萬(wàn)；但就其發(fā)光機(jī)理來(lái)說(shuō)，可歸納為如下幾類：

（一）熱輻射光源1.白熾燈 2.鹵鎢燈

（二）氣體放電光源

1.低壓放電燈

例如：（1）低壓拱熒光燈 （2）低壓鈉燈（3） 低壓高頻無(wú)極放電燈

2.高壓放電燈

例如：（1）高壓拱燈 （2）金屬鹵化物燈 （3）高壓鈉燈 （4）高壓高頻無(wú)極放電燈

3.超高壓放電燈

例如：（1）超高壓拱燈 （2）超高壓氙燈

（三）半導(dǎo)體光源

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