改善散热结构提升白光LED使用寿命

■变更封装材抑制材质劣化与光线穿透率降低的速度  

有关 LED 的长寿化，目前 LED 厂商采取的对策是变更封装材料，同时将萤光材料分散在封装材料内，尤其是矽质封装材料比传统蓝光、近紫外光 LED 芯片上方环氧树脂封装材料，可以更有效抑制材质劣化与光线穿透率降低的速度。由于环氧树脂吸收波长为 400450nm 的光线的百分比高达 45 ％，矽质封装材料则低于 1 ％，辉度减半的时间环氧树脂不到一万小时，矽质封装材料可以延长到四万小时左右，几乎与照明设备的设计寿命相同，这意味著照明设备使用期间不需更换白光 LED 。不过矽质树脂属于高弹性柔软材料，加工上必需使用不会刮伤矽质树脂表面的制作技术，此外制程上矽质树脂极易附著粉屑，因此未来必需开发可以改善表面特性的技术。  

虽然矽质封装材料可以确保 LED 四万小时的使用寿命，然而照明设备业者却出现不同的看法，主要争论是传统白炽灯与萤光灯的使用寿命，被定义成「亮度降至 30 ％以下」，亮度减半时间为四万小时的 LED ，若换算成亮度降至 30 ％以下的话，大约只剩二万小时左右。目前有两种延长元件使用寿命的对策，分别是，抑制白光 LED 整体的温升，和停止使用树脂封装方式。  

一般认为如果彻底执行以上两项延寿对策，可以达成亮度 30 ％四万小时的要求。抑制白光 LED 温升可以采用冷却 LED 封装印刷电路板的方法，主要原因是封装树脂高温状态下，加上强光照射会快速劣化，依照阿雷纽斯法则温度降低 100C 寿命会延长 2 倍。停止使用树脂封装可以彻底消灭劣化因素，因为 LED 产生的光线在封装树脂内反射，如果使用可以改变芯片侧面光线行进方向的树脂材质反射板，由于反射板会吸收光线，所以光线的取出量会急遽锐减，这也是 LED 厂商一致采用陶瓷系与金属系封装材料主要原因