改善LED封装散热结构 提升使用寿命
为了获利充分的白光LED 光束,工程师曾经试用试用大尺寸LED芯片试图藉此方式达成预期目标,不过实际上白光LED 的施加电力持续超过 1W 以上时光束反而会下降,发光效率则相对降低2030%,换句话说白光 LED 的亮度如果要比传统 LED大数倍,消费电力特性希望超越萤光灯的话,就必需先克服下列的四大课题,包括:抑制温升、确保使用寿命、改善发光效率,以及发光特性均等化。
有关温升问题具体方法是维持 LED 的使用寿命具体方法,是改善芯片外形、采用小型芯片;改善LED 的发光效率具体方法是改善芯片结构、采用小型芯片;至于发光特性均匀化具体方法是 LED 的改善封装方法。
改善封装方法,提高散热效率才是根本方法
由于增加电力反而会造成封装的热阻抗急遽降至 10K/W 以下,因此工程师曾经开发耐高温白光LED 试图藉此改善上述问题,然而实际上大功率 LED 的发热量却比小功率 LED 高数十倍以上,而且温升还会使发光效率大幅下跌,即使封装技术允许高热量,不过LED芯片的接合温度却有可能超过容许值,后来人们终于领悟到解决封装的散热问题才是根本方法。
例如改用矽质封装材料与陶瓷封装材料,能使 LED 的使用寿命提高一位数,尤其是白光LED的发光频谱含有波长低于 450nm 短波长光线,传统环氧树脂封装材料极易被短波长光线破坏,高功率白光LED的大光量更加速封装材料的劣化,根据业者测试结果显示连续点灯不到一万小时,高功率白光 LED 的亮度已经降低一半以上,根本无法满足照明光源长寿命的基本要求。
有关LED的发光效率,改善芯片结构与封装结构,都可以达到与低功率白光LED相同水平,主要原因是电流密度提高 2 倍以上时,不但不容易从大型芯片取出光线,结果反而会造成发光效率不如低功率白光 LED 的窘境,如果改善芯片的电极构造,理论上就可以解决上述取光问题。改善芯片结构与封装结构,都可以达到与低功率白光 LED 相同水平,主要原因是电流密度提高 2 倍以上时,不但不容易从大型芯片取出光线,结果反而会造成发光效率不如低功率白光 LED 的窘境,如果改善芯片的电极构造,理论上就可以解决上述取光问题。
改善芯片结构与封装结构,都可以达到与低功率白光 LED 相同水平,主要原因是电流密度提高2倍以上时,不但不容易从大型芯片取出光线,结果反而会造成发光效率不如低功率白光 LED 的窘境,如果改善芯片的电极构造,理论上就可以解决上述取光问题。
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