解析大功率LED的封装特殊性及散热因素

目前应用于半导体照明的大功率LED形态各异，各有优劣，业内人士对其形态发展趋势看法也不尽一致。从发光效率、应用难度和成本考虑，照明用的大功率LED主流光源依然是直接白光LED，而非RGB调控混色产生白光的LED；从热量管理、发光效率、制造难度和可靠性等方面考虑，10W以下的分立大功率LED仍然是照明光源的主流形式，多芯片阵列组合的超大功率的LED（10W以上）将主要用于个性化的特种照明灯具；因应不同照明产品类别的应用需求，将发展出若干种新的大功率LED主流封装形态。半导体光源结构上和光学特性上有也自身的特点，因此，半导体路灯应该按照这些特点来设计灯具。

做LED路灯首先要考虑照射范围。路灯要求的是路面照明效果，照空中和路边的空地不是路灯的任务。因此，要用多种角度组合的发光管或者用反光镜的方法有效的控制光线的分布范围，使发光管发出的光成为一个长条形光带沿路面方向铺展，实践证明，这样制作的半导体路灯90瓦左右的功率就能超过250瓦纳灯对路面的照明效果，节能效果显着。

要做好半导体路灯首先要合理的选用发光管。一般来说，做半导体路灯既可以选用小功率发光管，也可以选用大功率发光管。但是，实践证明，小功率发光管虽然有发光器件成本低的优势，但是，其光衰却比大功率发光管快，并且用的管数太多，装配麻烦，综合考虑，选用大功率发光管比较合理。从目前大功率发光管的技术水平来看，1瓦管光效比较高，用于照明节能优势明显。和1瓦的发光管相比，3瓦的发光管光效低于1瓦管，同等光通量下价格优势也不明显，目前选用1瓦管做路灯光源更为合理。

LED封装的特殊性

　　LED封装技术大都是在分立器件封装技术基础上发展与演变而来的，但却有很大的特殊性。一般情况下，分立器件的管芯被密封在封装体内，封装的作用主要是保护管芯和完成电气互连。而LED封装则是完成输出电信号，保护管芯正常工作，输出：可见光的功能，既有电参数，又有光参数的设计及技术要求，无法简单地将分立器件的封装用于LED。

　　LED的核心发光部分是由p型和n型半导体构成的pn结管芯，当注入pn结的少数载流子与多数载流子复合时，就会发出可见光，紫外光或近红外光。但pn结区发出的光子是非定向的，即向各个方向发射有相同的几率，因此，并不是管芯产生的所有光都可以释放出来，这主要取决于半导体材料质量、管芯结构及几何形状、封装内部结构与包封材料，应用要求提高LED的内、外部量子效率。常规Φ5mm型LED封装是将边长0.25mm的正方形管芯粘结或烧结在引线架上，管芯的正极通过球形接触点与金丝，键合为内引线与一条管脚相连，负极通过反射杯和引线架的另一管脚相连，然后其顶部用环氧树脂包封。反射杯的作用是收集管芯侧面、界面发出的光，向期望的方向角内发射。

大功率LED注意事项

（一）LED贮存

1.LED最佳贮存条件：温度10℃-26℃ 湿度40%-80 %包装袋密封保存.

2.LED贮存最高温度不超过100℃,最低温度不低于-40℃.

3.LED内包装袋开封后重新贮存一定要封口密封.

4.LED内箱贮存不要超过四层，外箱贮存最好不要超三层.

5.LED贮存内外箱不要直接与地面接触 ，以便纸箱吸潮.

6.LED贮存半年后需重新分光分色，以防LED光电特性发生变化.

（二）LED运输

1. LED在运输过程中高度不超过3层，以防跌落压碎.

2.LED在运输过程中需防潮，防振，严禁高抛高落.

3.LED运输过程中严禁同危险物品一起运输.

4.LED运输过程外箱上层严禁堆放其它货物.

5.LED运输需密封式运输，严禁外箱裸露在大气层中运输.

（三）LED应用生产

1．IQC一定要戴手套或手指套进行检查，台面也要接地，包装袋开口后及时封口，防止脚位氧化及被静电击伤。

2．LED在上板时，这一过程主要是静电的防护。

A：生产前检点机台设备接地线是否正常。

B：检查人员静电环是否正常。

大功率LED热阻的影响因素

热阻(thermal resistance)，是物体对热量传导的阻碍效果。热阻的单位为℃/W，即物体持续传热功率为1W时，导热路径两端的温差。LED的热阻是指LED点亮后，热量传导稳定时，芯片表面每1W耗散，PN结点的温外与连线的支加或散热基板之间的温度差就是LED的热阻Rth。热阻值一般常用θ或是R表示，其中Tj为接面位置的温度，Tx为热传到某点位置的温度，P为汇入的发热功率。热阻大表示热不容易传递，因此套件所产生的温度就比对高，由热阻可以判断及预测套件的发热状况。℃/W数值越低，表示芯片中的热量向外界传导越快。因此，降低了芯片中PN结的温度有利于LED寿命的延长。

　　那么影响LED组件热阻的主要因素有哪些呢？如何降低LED组件的热阻呢？

　　1、LED芯片架构与原物料也是影响LED热阻大小的因素之一，减少LED本身的热阻是先期条件。

　　2、不同导热系数的热沉材料，如铜、铝等对于LED热阻大小的影响也很大，因此选取合适的热沉材料也是降低LED组件热阻的方法之一。

　　3、即使用相同的热沉材料，也和散热面积的大小有直接关系，二次散热设计好，面积大。