獲得足夠的白光led光束，曾經(jīng)開發(fā)大尺寸LED芯片，試著以這種方式實現(xiàn)預期目標。實際上在白光LED上施加的電功率繼續(xù)超過1W相反，上述時間束會下降，發(fā)光效率會相對降低20%~白光增加30%LED必須克服的輸入功率和發(fā)光效率問題有：抑制溫升；保證使用壽命；提高發(fā)光效率；均勻發(fā)光特性。

白光用于增加功率LED封裝的熱阻降至10K/W因此，國外開發(fā)了耐高溫白光LED，為了改善溫升問題。由于大功率白光LED發(fā)熱量比小功率白光高LED高幾十倍以上，即使白光LED的封裝允許高熱量，但白光LED芯片的允許溫度是一定的。抑制溫升的具體方法是降低包裝的熱阻抗。

提高白光LED使用壽命的具體方法是用小芯片改善芯片的形狀。因為白光LED波長小于450的發(fā)光頻譜nm傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂密封材料容易被短波長光損壞，高功率白光LED大光量加速了密封材料的劣化。硅密封材料和陶瓷密封材料的使用可以使白光LED使用壽命提高一位數(shù)。

改善白光LED具體的發(fā)光效率方法是改善芯片結(jié)構和包裝結(jié)構，實現(xiàn)低功率白光LED同一水平的主要原因是當電流密度增加2倍以上時，不僅不容易從大芯片中取出光線，而且發(fā)光效率低于低功率白光LED，理論上，如果芯片的電極結(jié)構得到改善，上述照明問題就可以解決。

實現(xiàn)發(fā)光特性均勻化的具體方法是改善白光LED一般認為，只要白光得到改善LED熒光體材料的濃度均勻性和生產(chǎn)技術可以克服上述問題。

具體內(nèi)容分別是：

① 從芯片到包裝的熱阻抗降低。

② 對印刷電路基板的熱阻抗進行抑制。

③ 提高芯片的散熱順暢性。

為了降低熱阻抗，國外很多LED廠商將LED芯片位于銅和陶瓷材料制成的散熱片表面。如1所示，印刷電路板上的散熱線通過焊接連接到使用冷卻風扇強制空冷的散熱片上。OSRAM Opto Semiconductors Gmb 實驗結(jié)果證實，上述結(jié)構LED從芯片到焊點的熱阻可以降低9K/W，大約是傳統(tǒng)LED大約1/6。LED施加2W電功率時，LED芯片的溫度比焊接點高18℃，即使印刷電路板的溫度上升到500℃，LED芯片的溫度也只有700℃左右。一旦熱阻降低，LED芯片的溫度會受到印刷電路板溫度的影響，因此必須降低LED從芯片到焊點的熱阻抗。另一方面，即使是白光LED具有抑制熱阻抗的結(jié)構，如果熱量不能從LED如果將封裝傳輸?shù)接∷㈦娐钒?，LED溫度的升高會降低其發(fā)光效率。因此，松下開發(fā)了印刷電路板和包裝一體化技術，邊長為1mm正方形藍光LED陶瓷基板采用復合芯片包裝，然后將陶瓷基板粘貼在銅印刷電路板表面，模塊整體熱阻抗約為15K/W.

（a） OSRAM LED的封裝方式

（b） CITIZEN LED的封裝方式

1 LED散熱結(jié)構

針對白光LED目前，長壽問題LED制造商采取的對策是改變密封材料，在密封材料中分散熒光材料，可以更有效地抑制材料的劣化和光穿透率的降低。

環(huán)氧樹脂的吸收波長為400~450nm 光的百分比高達45%，硅密封材料低于1%，環(huán)氧亮度降低不到1萬小時，硅密封材料可延長到4萬小時（如2所示），幾乎與照明設備的設計壽命相同，這意味著照明設備在使用過程中不需要更換白光LED.不過硅質(zhì)密封材料屬于高彈性柔軟材料，加工上必須使用不會刮傷硅質(zhì)密封材料表面的制作技術，此外，硅密封材料在工藝上容易附著粉末，因此未來必須開發(fā)能夠改善表面特性的技術。

2 硅密封材料和環(huán)氧樹脂LED光學特性的影響

雖然硅密封材料可以保證白光LED有4萬小時的使用壽命，但照明設備行業(yè)有不同的看法。主要爭論是傳統(tǒng)白熾燈和熒光燈的使用壽命被定義為亮度降低到30%以下，亮度降低到4萬小時LED，如果轉(zhuǎn)換成亮度降低到30%以下，只剩下2萬小時左右。延長組件使用壽命的對策有兩種:

① 抑制白光LED整體溫升。

② 停止使用樹脂封裝。

當亮度降至30%時，上述兩種對策可達到4萬小時的使用壽命要求。抑制白光LED溫升可用于冷卻白光LED密封印刷電路板的主要原因是密封樹脂在高溫下，加上強光會迅速惡化，根據(jù)阿雷紐斯法則，溫度降低100℃壽命會延長兩倍。

由于白光，停止使用樹脂封裝可以徹底消除劣化因素LED產(chǎn)生的光反射在包裝樹脂中。如果使用樹脂材料反射板，可以改變芯片側(cè)光的方向，因為反射板會吸收光，所以光的取出量會急劇下降，這也是使用陶瓷和金屬包裝材料的主要原因。LED如3所示，封裝基板無樹脂結(jié)構。

3 LED封裝基板無樹脂結(jié)構