白光LED温升问题的解决方法
变更封装材料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,同时将荧光材料分散在封装材料内,尤其是硅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400~450nm的光线的百分比高达45%,硅质封装材料则低于1%,辉度减半的时间环氧树脂不到一万小时,硅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,这意味着照明设备使用期间不需更换白光LED。不过硅质树脂属于高弹性柔软材料,加工时必需使用不会刮伤硅质树脂表面的制作技术,此外加工时硅质树脂极易附着粉屑,因此未来必需开发可以改善表面特性的技术。
虽然硅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荧光灯的使用寿命,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。目前有两种延长组件使用寿命的对策,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,可以达到亮度30%时四万小时的要求。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10℃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,则反射板会吸收光线,使光线的取出量急剧锐减。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。
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