教你详细了解白光LED

D封装基板无树脂化结构如图3所示。

　　图3 LED封装基板无树脂化结构

　　有两种方法可以改善白光LED芯片的发光效率：一种是使用面积比小型芯片（1mm2左右）大10倍的大型LED芯片；另外一种是利用多个小型高发光效率LED芯片组合成一个单体模块。虽然大型LED芯片可以获得大光束，不过加大芯片面积会有负面影响，例如芯片内发光层不均匀、发光部位受到局限、芯片内部产生的光线放射到外部时会严重衰减等。针对以上问题，通过对白光LED的电极结构的改良，采用覆芯片化封装方式，同时整合芯片表面加上技术，目前已经达成50lm/W的发光效率。大型白光LED的封装方式如图4所示。有关芯片整体的发光层均等性，自从出现梳子状与网格状P型电极这后，使电极也朝最佳化方向发展。

　　图4 大型LED的封装方式

　　有关覆芯片化封装方式，由于发光层贴近封装端极易排放热量，加上发光层的光线发射到外部时无电极遮蔽的困扰，所以美国Lumileds公司与日本丰田合作已经正式采用覆芯片化封装方式，芯片表面加工可以防止光线从芯片内部朝芯片外部发射时在界面处发生反射，若在光线取出部位的蓝宝石基板上设置凹凸状结构，芯片外部的取光率可以提高30%左右。经过改良的大型LED芯片封装实体可以使芯片侧面射出的光线朝封装上方的反射板行进，高效率取出芯片内部光线的封装大小是7mm×7mm左右。大型LED的最后封装方式如图5所示。

　　图5 大型LED的最后封装方式

　　小型LED芯片的发光效率的提升似乎比大型LED芯片模块更有效。例如日本CITIZEN公司组合8个小型LED芯片，达到60lm/W的高发光效率。若使用日亚公司制作的0.3mm×0.3mm 小型LED芯片，一个封装模块最多使用12个这样的芯片，各LED芯片采用传统金线粘合封装方式，施加功率是2W左右。

　　对于白光LED辉度与色温不均匀问题，在使用上必须筛选光学特性类似的白光LED.事实上减少白光LED发光特性的不均匀性、使LED芯片发光特性一致化以及实施荧光体材料浓度分布均匀化管理是非常重要的。

　　有关LED芯片的发光特性，各厂商都在非常积极地进行芯片筛选、发光特性的均等化处理等以减少LED发光特性不均匀问题，如松下电器公司已通过芯片的筛选达成特性一致化的目标。该公司利用覆芯片化方式，将64个LED芯片封装在一片基板上，最后再分别覆盖荧光体。在加工时LED芯片先封装在次基板测试发光特性，接着将发光特性一致的芯片移植封装在主基板上。8个LED芯片封装在一片基板上，即使LED芯片的发光特性不均匀，8个LED芯片合计的发光特性在封装之间的不均匀性会变得非常小。利用多个小型LED芯片的组合提高发光波长均匀性的效果如图6所示。

　　图6 利用多个小型LED芯片的组合提高发光波长均匀性

　　白光LED通常是用内含荧光体材料的密封树脂直接包覆LED芯片，此时密封树脂中荧光体材料的浓度可能出现偏差，最后造成白光LED的色温分布不均匀。因此，可将含荧光体材料的树脂薄片与LED芯片结合，由于薄片厚度与荧光体材料的浓度经过严格的管理，所以白光LED的色温分布不均程度比传统方式减少了4/5.业界认为使用荧光体薄片方式，配合LED芯片的发光特性，改变荧光体的浓度与薄片的厚度，就可以使白光LED的色温变化控制在预期范围内。

　　虽然说随着白光LED发光效率的逐步提高，将白光LED应用在照明领域的可能性也越来越大，但是很明显地，单只白光LED的光通量均偏低，因此以目前的封装形式是不太可能以单只白光LED来达到照明所需要的流明数。针对这人问题，目前主要的解决方法大致上可分为两类：一类是较传统地将多只LED组成光源模块来使用，而其中每只白光LED所需要的驱动电源与一般使用的相同（为20~30mA）；另一类方法是使用较大面积的芯片，此时不再使用传统的0.3mm2大小的芯片，而采用0.6~1mm2大小的芯片，并使用高驱动电流来驱动这样的发光组件（一般为150~350mA，目前最高达到500mA以上）。但无论是使用何种方法，都会因为必须在极小的LED封装中处理极高的热量，若组件无法散去这些热量，除了各种封装材料会由于彼此间膨胀系数的不同而有产品可靠性的问题，芯片的发光效率更会随着温度的上升而有明显地下降，并造成使用寿命明显地缩短。因此，如何散去组件中的热量，成为目前白光LED封装技术的重要课题。

对于白光LED而言，最重要的是输出的光通量及光色，所以白光LED的一端必定不能遮光，而需使用高透明效果的环氧树脂材料包覆。然而目前的环氧树脂几乎都是不导热材料，因此对于目前的白光LED封装技术而言，主要是利用其白光LED芯片下方的金