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发光二极管的封装

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作者:时间:2008-01-09来源:电子元器件网收藏

  一般最简单的具有如图1(a)所示的5 mm 结构,而Lumileds 公司的封装称其为Luxeon,其构造如图1(b)所示,采用改良的散热方法可以用大电流得到1~5W的操作,图1(c)及(d)是比较5mm 与Luxeon 高功率LED的外部量子效率及光强度与电流的关系,可见高功率LED的性能比5mm LED要高很多。

图1 (引自F.Wall等人的论文)

  图2是Nichia公司的高功率LED封装图,可以得到1.3W,同时Nichia公司有用氮气充满的金属封装,热电阻为15℃/W,如用环氧树脂封装热电阻可以达到8℃/W。

图2  Nichia公司高功率LED封装图

        F.Wall等人将5mm LED、Luxeon LED 及白炽灯泡、HID灯的光特性E’tendue作比较,

  E’tendue=πAn2sin2θ

  式中,A是面积;n是LED附近材料的折射率,例如空气n=1,环氧树脂n=1.5等;θ是辐射角,E’tendue 是有关光的大小(Optical Size),将面积、辐射角都考虑在内,其应用有关投影(Projection)时,可以计算其限制,尤其是用在车灯或其他直接辐射光。由表1可知, LED加上环氧树脂封装增加光强度,但因此而面积增加减少光的亮度(Brightness)。如果做成列阵(Array)增加LED的数目,如表2中所列,虽然光强度增加,但是亮度仍然一样无法增加。不过,如果增加LED的驱动功率,则可以增加亮度,如表3所示,所以LED需要适当封装以增加亮度。{{分页}}

  当驱动功率增加时,光输出功率、发光效率及色温均增加,图3是F.Wall等人预测白光的性能与时间的关系,图中并有红光进展的趋势。

图3  白光LED的性能推测,图中并有红光的趋势

(引自F.Wall等人的论文)

  表4列举目前不同LED的光输出功率及热电阻特性,表中Luxeon LED用同样的封装加大电流得到三倍的光强度,其未来计划是将热电阻减至小于3℃/W。{{分页}}

  G.E.公司的M.Arik等人将散热叶片用在散热器(Heat Sink)上来增加热的传散,图4(a)是散热器最高温度、热电阻与散热叶片高度的关系,当叶片高度超过3英寸(1英寸=2.54cm)时温度与热传导系数的关系,当热传导系数大于200W/(m



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