三种紫外LED封装物料对比：谁最高效可靠？

坏，导致主链降解，发生了光降解反应，性质发生了变化。实验表明，环氧树脂不适合用于波长小于380 nm 的紫外LED芯片的封装。

　　相对环氧树脂，硅树脂表现出了良好的耐紫外光特性。经过近1500h老化后，LED输出光功率虽然有不同程度的衰减，但是仍维持在85%以上，衰减低于15%。这可能与硅树脂和环氧树脂间的结构差异有关。硅树脂的主要结构包括Si 和O，主链Si-O-Si是无机的，而且具有较高的键能（422.5 kJ/mol） ；而环氧树脂的主链主要是C-C或C-O，键能分别为356kJ/mol 和344.4 kJ/ mol。由于键能较高，硅树脂的性能相对要稳定。因此，硅树脂具有良好的耐紫外光特性。

　　3、耐热性

　　LED 封装对材料的耐热性提出了更高的要求。从图3可以看出，环氧树脂B 和硅树脂B 具有较好的承受紫外光辐照的能力。因此，对其热稳定性进行了研究。图4 表示这两种材料在高温老化后mm-1厚度时透过率随时间的变化情况。可以看到，环氧树脂的耐热性较差，经过连续6days 的高温老化后，各个波长的透过率都发生了较大的衰减，紫外光范围的衰减尤其严重，环氧树脂样品颜色从最初的清澈透明变成了黄褐色。

　　硅树脂表现出了优异的耐热性能。在150℃的高温环境下，经过14 days 的老化后，可见光范围的样品mm-1厚度时透过率只有稍微的衰减，在紫外光范围也仅有少量的衰减，颜色仍然保持着最初的清澈透明。与环氧树脂不同，硅树脂以Si-O-Si键为主链，由于Si-O键具有较高的键能和离子化倾向，因此具有优良的耐热性。

　　高出光效率、高可靠性紫外LED封装

　　根据实验结果，结合硅树脂和石英玻璃材料，提出了一种新的紫外LED封装方法，如图5所示。

　　封装结构共有3 层。里层采用硅树脂A 进行密封，因为硅树脂A 的折射率为1.53，有利于充分提高LED 的提取效率，而且固化后为弹性硅胶，较低的机械强度有利于保护芯片和电极引线。中间层是硅树脂B，作为石英玻璃透镜和硅树脂A 层间的过渡层，而且硅树脂B 透过率较高，折射率为1.51；固化后硬度大、粘接性强，能很好地固定玻璃透镜。外层是高透过率的JGS1型石英玻璃透镜，折射率为1.46，用于光的导出，并形成一定的光场分布，其极高的紫外光透过率减少了光在激射过程中的损失。

　　在整个结构中，为了尽可能减少硅树脂对紫外光的吸收损耗，树脂层厚度都较薄。同时，折射率逐层递减的3 层结构有利于减少光在传播过程中的菲涅尔损耗。

　　下表给出了不同封装结构的紫外LED封装前后的光功率。

　　可以看到，在LED芯片峰值波长一样、裸片功率相近的情况下，新封装结构的紫外LED，出光功率提高了60%以上，出光效率是金属与玻璃透镜封装的2.7倍。相对于环氧树脂封装的紫外LED，新封装结构的紫外LED 出光效率要低，但是稳定性要远好于环氧树脂封装的LED。老化实验表明，环氧树脂封装的紫外LED发光功率在不到100h内已经衰减到50%以下。而新封装结构的紫外LED 具有良好的稳定性，连续工作800h后发光功率依然维持在95%以上，发光功率衰减低于5%。

　　结论

　　硅树脂比环氧树脂具有更高的紫外光透过率、更优异的耐紫外光和耐热特性，是密封紫外LED芯片很好的材料。设计了使用硅树脂与石英玻璃透镜封装的紫外LED封装方法。

　　新封装结构的紫外LED出光效率是金属外壳与玻璃透镜封装LED的2.7倍；同时具有良好的稳定性，连续工作800h，发光功率衰减低于5% 。

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