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白光LED現(xiàn)狀及LED使用過程中的損失分析   

LED被稱為第四代照明光源或綠色光源，具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長、體積小等特點，可以廣泛應(yīng)用于各種指示、顯示、裝飾、背光源、普通照明和城市夜景等領(lǐng)域。近年來，上一些經(jīng)濟發(fā)達(dá)國家圍繞LED的研制展開了激烈的技術(shù)競賽。

出光率決定LED光源應(yīng)用程度

LED燈具與傳統(tǒng)燈具有完全不同的結(jié)構(gòu)，而且結(jié)構(gòu)對發(fā)揮其特性有著關(guān)健作用，現(xiàn)代LED燈具主要由LED光源、光學(xué)系統(tǒng)、驅(qū)動性器、散熱器、標(biāo)準(zhǔn)燈具接口等五部分組成。

德國量一的芯片內(nèi)通過在硅膠中摻入納米熒光粉可使折射率提高到1.8以上，降低光散射，提高LED出光效率并有效改善了光色質(zhì)量。通常熒光粉尺寸在1um 以上折射率大于或等于1.85，而硅膠折射率一般為1.5左右，由于兩者同折射率的不匹配以及熒光粉顆粒尺寸遠(yuǎn)大于光散射極限（30 nm），因而熒光粉顆粒表面存在光散射，降低了出光率。

目前白光LED主要通過三種形式實現(xiàn)：

1、采用紅、綠、藍(lán)三色LED組合發(fā)光即多芯片白光LED；

2、采用藍(lán)光LED芯片和黃色熒光粉，由藍(lán)光和黃光兩色互補得到白光或用藍(lán)光LED芯片配合紅色和綠色熒光粉，由芯片發(fā)出的藍(lán)光、熒光粉發(fā)出的紅光和綠光三色混合獲得白光；

3、利用紫外LED芯片發(fā)出的近紫外激發(fā)三基色熒光粉得到白光。

目前應(yīng)用廣泛的是第二種方式，采用藍(lán)光LED芯片和黃色熒光粉，互補得到白光。因此，此種芯片提高LED的流明效率，決定于藍(lán)光芯片的初始光通量及光維持率。

而藍(lán)光LED芯片的初始光通量是隨著外延及襯底技術(shù)發(fā)展而提升的。光通維持率則光通過封裝技術(shù)進(jìn)行保持的，保持光通維持率的關(guān)鍵在于改善導(dǎo)電及散熱內(nèi)環(huán)境，這就涉及到LED封裝的關(guān)鍵技術(shù)：低熱阻封裝工藝和高取光率封裝結(jié)構(gòu)與工藝。

就目前來講，現(xiàn)有LED光效水平，由于輸入電能的80%轉(zhuǎn)化為熱量，因此芯片散熱熱量十分關(guān)鍵。LED封裝熱阻主要包括材料內(nèi)部熱阻和界面熱阻。散熱基極的作用主要是吸收芯片產(chǎn)生的熱量，并傳導(dǎo)到熱阻上，實現(xiàn)與外界的熱交換；而減少界面和界面接觸熱阻，增強散熱也是關(guān)鍵，因此芯片和散熱基極的熱界面材料選擇十分重要，目前采用低溫或共晶焊膏或銀膠。德國量一照明使用的LED芯片內(nèi)使用的導(dǎo)熱膠是內(nèi)摻納米顆粒的導(dǎo)熱膠，有效提高了界面?zhèn)鳠?，減少了界面熱阻，加速了LED芯片的散熱。

在LED使用過程中，輻射復(fù)合產(chǎn)生的光子在向外發(fā)射時產(chǎn)生的損失，主要有三個方面：

1、芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷以及材料的吸收，光子在出射界面由于折射率差引起的反射損失；

2、由于入射角大于全反射臨界角而引出的全反射損失；

3、通過在芯片表面覆蓋一層折射率相對較高的透明膠層有效減少光子在界面的損失，提高了取光率。

因此要求其有透光率高，折射率高，熱穩(wěn)定性好，流動性好，易于噴涂，同是為提高LED封裝的可靠性它要求具有低吸濕性，低應(yīng)力耐老化等特性。而且通常白光LED還需要芯片所發(fā)的藍(lán)光激發(fā)黃色熒光粉合成發(fā)光，在封裝膠內(nèi)還需加入黃色熒光粉進(jìn)行配比混色，因此熒光粉的激發(fā)效率和轉(zhuǎn)換效率是高光效的關(guān)鍵。

奕博工廠是一家集開發(fā)、生產(chǎn)、銷售、售后服務(wù)為一體的光電照明高科技企業(yè)，采用的生產(chǎn)設(shè)備以及專業(yè)的技術(shù)人才，不斷地引進(jìn)的技術(shù)及管理經(jīng)驗，致力向新老客戶提供的產(chǎn)品服務(wù)和設(shè)計解決方案。奕博專業(yè)生產(chǎn)SMD貼片LED燈珠、插件LED燈珠、食人魚LED燈珠、紅外線發(fā)射管等等。

LED燈珠散熱的計算方法

一、熱對LED的影響

1、LED是冷光源嗎？

（1）LED的發(fā)光原理是電子與空穴經(jīng)過復(fù)合直接發(fā)出光子，過程中不需要熱量。LED可以稱為冷光源。

（2）LED的發(fā)光需要電流驅(qū)動。輸入LED的電能中，只有約15%有效復(fù)合轉(zhuǎn)化為光，大部分（約85%）因無效復(fù)合而轉(zhuǎn)化為熱。

（3）LED發(fā)光過程中會產(chǎn)生熱量，LED并非不會發(fā)熱的冷光源。

2.熱對LED性能和結(jié)構(gòu)的影響

LED電致發(fā)光過程產(chǎn)生的熱量和工作環(huán)境溫度（Ta）的不同，引起led芯片結(jié)溫Tj的變化。LED是溫度敏感器件，當(dāng)溫度變化時，LED的性能和封裝結(jié)構(gòu)都會受到影響，從而影響LED的可靠性。

(1) 光通量與溫度的關(guān)系

①光通量Фv與結(jié)溫Tj的關(guān)系

其中：Фv（Tj1）=結(jié)溫Tj1時的光通量

Фv（Tj2）=結(jié)溫Tj2時的光通量

ΔTj= Tj2 -Tj1

k=溫度系數(shù)

②光通量與環(huán)境溫度的關(guān)系

Ta=100℃時，LED的光通量將下降至室溫時的一半左右。

LED的應(yīng)用必須考慮溫度對光通量的影響。

(2)波長與結(jié)溫Tj的關(guān)系

λd（Tj2）=λd（Tj1）+kΔTj

(3)正向壓降Vf結(jié)溫Tj的關(guān)系

Vf（Tj2）= Vf（Tj1）+kΔTj

k=ΔVf/ΔTj ：正向壓降隨結(jié)溫變化的系數(shù)，通常取-2.0mV/℃.

(4)熱對發(fā)光效率ηv的影響

*在輸入功率一定時：　

*LED內(nèi)部會形成自加熱循環(huán)，如果不及時引導(dǎo)和消散LED的熱量，LED的發(fā)光效率將不斷降低。

(5)熱對LED出光通道的影響

*加速出光通道物質(zhì)的老化；

*降低通道物質(zhì)的透光率；

*改變出光通道物質(zhì)的折射率，影響光線的空間分布；

*嚴(yán)重時改變出光通道結(jié)構(gòu)。

(6)熱對LED電通道（歐姆接觸/固晶界面）的影響

*引致封裝物質(zhì)的膨脹或收縮；

*封裝物質(zhì)的膨脹或收縮產(chǎn)生的形變應(yīng)力，使歐姆接觸/固晶界面的位移增大，造成LED開路和突然失效。

東莞市奕博光電科技有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)和銷售LED、貼片、插件、食人魚燈系列產(chǎn)品的高科技企業(yè)，擁有全封閉式防靜電無塵車間。歡迎來電咨詢！