大功率LED封装解析以及恒流电源设计

　　③松下公司于2003 年推出由64 只芯片组合封装的大功率白光LED［6］，光通量可达120lm，采用散热性能优良的衬底，把这些芯片封装在2cm2 的面积中，其驱动电流可达8W，这种封装中每1W 输入功率其温升仅为1.2℃。

　　④日亚公司于2003 年推出号称是全世界最亮的白光LED，其光通量可达600lm，输出光束为1000lm时，耗电量为30W，最大输入功率为50W，提供展览的白光LED 模块发光效率达33lm/W。有关多芯片组合的大功率LED，许多公司根据实际市场需求，不断开发很多新结构封装的新产品，其开发研制的速度是非常快。

　　2．国内功率型LED 封装技术

　　国内LED 普通产品的后工序封装能力应该是很强的，封装产品的品种较齐全，据初步估计，全国LED 封装厂超过200 家，封装能力超过200 亿只/年，封装的配套能力也是很强的，但是很多封装厂为私营企业，目前来看规模偏小。

　　国内功率型LED 的封装，早在上世纪九十年代就开始，一些有实力的后封装企业，当时就开始开发并批量生产，如"食人鱼"功率型LED。国内的大学、研究所很少对大功率LED 封装技术开展研究，信息产业部第13 研究所对功率型LED 封装技术开展研究工作，并取得很好的研究成果，具体开发出功率LED 产品。

　　国内有实力的LED 封装企业（外商投资除外），如佛山国星、厦门华联等几个企业，很早就开展功率型LED的研发工作，并取得较好的效果。如"食人鱼"和PLCC 封装结构的产品，均可批量生产，并已研制出单芯片1W 级的大功率LED 封装的样品。而且还进行多芯片或多器件组合的大功率LED 研制开发，并可提供部分样品供试用。对大功率LED 封装技术的研究开发，目前国家尚未正式支持投入，国内研究单位很少介入，封装企业投入研发的力度（人力和财力）还很不够，形成国内对封装技术的开发力量薄弱的局面，其封装的技术水平与国外相比还有相当的差距。

　　功率型LED 产业化关键的封装技术

　　半导体LED 要作为照明光源，常规产品的光通量与白炽灯和荧光灯等通用性光源相比，距离甚远。因此，LED 要在照明领域发展，关键要将其发光效率、光通量提高至现有照明光源的等级。功率型LED 所用的外延材料采用MOCVD 的外延生长技术和多量子阱结构虽然其外量子效率还需进一步提高，但获得高发光通量的最大障碍仍是芯片的取光效率低。现有的功率型LED 的设计采用了倒装焊新结构来提高芯片的取光效率，改善芯片的热特性，并通过增大芯片面积，加大工作电流来提高器件的光电转换效率，从而获得较高的发光通量。除了芯片外，器件的封装技术也举足轻重。关键的封装技术工艺有：

　　1、散热技术

　　传统的指示灯型LED 封装结构，一般是用导电或非导电胶将芯片装在小尺寸的反射杯中或载片台上，由金丝完成器件的内外连接后用环氧树脂封装而成，其热阻高达250~300℃/W，新的功率型芯片若采用传统式的LED 封装形式，将会因为散热不良而导致芯片结温迅速上升和环氧碳化变黄，从而造成器件的加速光衰直至失效，甚至因为迅速的热膨胀所产生的应力造成开路而失效。因此，对于大工作电流的功率型LED芯片，低热阻、散热良好及低应力的新的封装结构是功率型LED 器件的技术关键。采用低电阻率、高导热性能的材料粘结芯片；在芯片下部加铜或铝质热沉，并采用半包封结构，加速散热；甚至设计二次散热装置，来降低器件的热阻。在器件的内部，填充透明度高的柔性硅橡胶，在硅橡胶承受的温度范围内（一般为-40℃~200℃），胶体不会因温度骤然变化而导致器件开路，也不会出现变黄现象。零件材料也应充分考虑其导热、散热特性，以获得良好的整体热特性。

　　2、二次光学设计技术

　　为提高器件的取光效率，设计外加的反射杯与多重光学透镜。

　　3、功率型LED 白光技术

　　常见的实现白光的工艺方法有如下三种：

　　1）蓝色芯片上涂上YAG 荧光粉，芯片的蓝色光激发荧光粉发出典型值为500nm~560nm 的黄绿光，黄绿光与蓝色光合成白光。该方法制备相对简单，效率高，具有实用性。缺点是布胶量一致性较差、荧光粉易沉淀导致出光面均匀性差、色调一致性不好；色温偏高；显色性不够理想。

　　2）RGB 三基色多个芯片或多个器件发光混色成白光；或者用蓝+黄绿色双芯片补色产生白光。只要散热得法，该方法产生的白光较前一种方法稳定，但驱动较复杂，另外还要考虑不同颜色芯片的不同光衰速度。

3）在紫外光芯片上涂RGB 荧光粉，利用紫光激发荧光粉产生三基色光混色形成白光。但目前的紫外光芯片和RGB 荧光粉效率较低，环氧树脂在紫外光照射下易分解老化。我司目前已采用方法1