獲得足夠的白光led光束，曾經(jīng)開(kāi)發(fā)大尺寸LED芯片，試著以這種方式實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。實(shí)際上在白光LED上施加的電功率繼續(xù)超過(guò)1W相反，上述時(shí)間束會(huì)下降，發(fā)光效率會(huì)相對(duì)降低20%~白光增加30%LED必須克服的輸入功率和發(fā)光效率問(wèn)題有：抑制溫升；保證使用壽命；提高發(fā)光效率；均勻發(fā)光特性。

白光用于增加功率LED封裝的熱阻降至10K/W因此，國(guó)外開(kāi)發(fā)了耐高溫白光LED，為了改善溫升問(wèn)題。由于大功率白光LED發(fā)熱量比小功率白光高LED高幾十倍以上，即使白光LED的封裝允許高熱量，但白光LED芯片的允許溫度是一定的。抑制溫升的具體方法是降低包裝的熱阻抗。

提高白光LED使用壽命的具體方法是用小芯片改善芯片的形狀。因?yàn)榘坠釲ED波長(zhǎng)小于450的發(fā)光頻譜nm傳統(tǒng)的環(huán)氧樹(shù)脂密封材料容易被短波長(zhǎng)光損壞，高功率白光LED大光量加速了密封材料的劣化。硅密封材料和陶瓷密封材料的使用可以使白光LED使用壽命提高一位數(shù)。

改善白光LED具體的發(fā)光效率方法是改善芯片結(jié)構(gòu)和包裝結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)低功率白光LED同一水平的主要原因是當(dāng)電流密度增加2倍以上時(shí)，不僅不容易從大芯片中取出光線，而且發(fā)光效率低于低功率白光LED，理論上，如果芯片的電極結(jié)構(gòu)得到改善，上述照明問(wèn)題就可以解決。

實(shí)現(xiàn)發(fā)光特性均勻化的具體方法是改善白光LED一般認(rèn)為，只要白光得到改善LED熒光體材料的濃度均勻性和生產(chǎn)技術(shù)可以克服上述問(wèn)題。

具體內(nèi)容分別是：

① 從芯片到包裝的熱阻抗降低。

② 對(duì)印刷電路基板的熱阻抗進(jìn)行抑制。

③ 提高芯片的散熱順暢性。

為了降低熱阻抗，國(guó)外很多LED廠商將LED芯片位于銅和陶瓷材料制成的散熱片表面。如1所示，印刷電路板上的散熱線通過(guò)焊接連接到使用冷卻風(fēng)扇強(qiáng)制空冷的散熱片上。OSRAM Opto Semiconductors Gmb 實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，上述結(jié)構(gòu)LED從芯片到焊點(diǎn)的熱阻可以降低9K/W，大約是傳統(tǒng)LED大約1/6。LED施加2W電功率時(shí)，LED芯片的溫度比焊接點(diǎn)高18℃，即使印刷電路板的溫度上升到500℃，LED芯片的溫度也只有700℃左右。一旦熱阻降低，LED芯片的溫度會(huì)受到印刷電路板溫度的影響，因此必須降低LED從芯片到焊點(diǎn)的熱阻抗。另一方面，即使是白光LED具有抑制熱阻抗的結(jié)構(gòu)，如果熱量不能從LED如果將封裝傳輸?shù)接∷㈦娐钒澹琇ED溫度的升高會(huì)降低其發(fā)光效率。因此，松下開(kāi)發(fā)了印刷電路板和包裝一體化技術(shù)，邊長(zhǎng)為1mm正方形藍(lán)光LED陶瓷基板采用復(fù)合芯片包裝，然后將陶瓷基板粘貼在銅印刷電路板表面，模塊整體熱阻抗約為15K/W.

（a） OSRAM LED的封裝方式

（b） CITIZEN LED的封裝方式

1 LED散熱結(jié)構(gòu)

針對(duì)白光LED目前，長(zhǎng)壽問(wèn)題LED制造商采取的對(duì)策是改變密封材料，在密封材料中分散熒光材料，可以更有效地抑制材料的劣化和光穿透率的降低。

環(huán)氧樹(shù)脂的吸收波長(zhǎng)為400~450nm 光的百分比高達(dá)45%，硅密封材料低于1%，環(huán)氧亮度降低不到1萬(wàn)小時(shí)，硅密封材料可延長(zhǎng)到4萬(wàn)小時(shí)（如2所示），幾乎與照明設(shè)備的設(shè)計(jì)壽命相同，這意味著照明設(shè)備在使用過(guò)程中不需要更換白光LED.不過(guò)硅質(zhì)密封材料屬于高彈性柔軟材料，加工上必須使用不會(huì)刮傷硅質(zhì)密封材料表面的制作技術(shù)，此外，硅密封材料在工藝上容易附著粉末，因此未來(lái)必須開(kāi)發(fā)能夠改善表面特性的技術(shù)。

2 硅密封材料和環(huán)氧樹(shù)脂LED光學(xué)特性的影響

雖然硅密封材料可以保證白光LED有4萬(wàn)小時(shí)的使用壽命，但照明設(shè)備行業(yè)有不同的看法。主要爭(zhēng)論是傳統(tǒng)白熾燈和熒光燈的使用壽命被定義為亮度降低到30%以下，亮度降低到4萬(wàn)小時(shí)LED，如果轉(zhuǎn)換成亮度降低到30%以下，只剩下2萬(wàn)小時(shí)左右。延長(zhǎng)組件使用壽命的對(duì)策有兩種:

① 抑制白光LED整體溫升。

② 停止使用樹(shù)脂封裝。

當(dāng)亮度降至30%時(shí)，上述兩種對(duì)策可達(dá)到4萬(wàn)小時(shí)的使用壽命要求。抑制白光LED溫升可用于冷卻白光LED密封印刷電路板的主要原因是密封樹(shù)脂在高溫下，加上強(qiáng)光會(huì)迅速惡化，根據(jù)阿雷紐斯法則，溫度降低100℃壽命會(huì)延長(zhǎng)兩倍。

由于白光，停止使用樹(shù)脂封裝可以徹底消除劣化因素LED產(chǎn)生的光反射在包裝樹(shù)脂中。如果使用樹(shù)脂材料反射板，可以改變芯片側(cè)光的方向，因?yàn)榉瓷浒鍟?huì)吸收光，所以光的取出量會(huì)急劇下降，這也是使用陶瓷和金屬包裝材料的主要原因。LED如3所示，封裝基板無(wú)樹(shù)脂結(jié)構(gòu)。

3 LED封裝基板無(wú)樹(shù)脂結(jié)構(gòu)