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LED 被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，广泛应用于各种指示、显示🙋🏽♂️、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域🕉。根据使用功能的不同🏄🏿♂️，可以将其划分为信息显示🦻🏼、信号灯、车用灯具、液晶屏背光源🧝🏻♀️、通用照明五大类💾。
常规LED灯存在着亮度不足等缺憾，而导致普及率不够。功率型LED灯却有着亮度足使用寿命长等优势，但是功率型LED却有着封装等技术困难3️⃣，下面就简单分析一下影响功率型LED封装取光效率的因素。
影响取光效率的封装要素
1.散热技术
对于由PN结组成的发光二极管，当正向电流从PN结流过时，PN结有发热损耗，这些热量经由粘结胶👭🏻、灌封材料、热沉等，辐射到空气中，在这个过程中每一部分材料都有阻止热流的热阻抗，也就是热阻，热阻是由器件的尺寸、结构及材料所决定的固定值。设发光二极管的热阻为Rth(℃/W)，热耗散功率为PD(W)🏋️♀️🤾🏿♂️，此时由于电流的热损耗而引起的PN结温度上升为：
T(℃)=Rth×PD
PN结结温为💇♀️：
TJ=TA+Rth×PD
其中TA为环境温度。由于结温的上升会使PN结发光复合的几率下降🪖，发光二极管的亮度就会下降🎊。同时🥖，由于热损耗引起的温升增高，发光二极管亮度将不再继续随着电流成比例提高，即显示出热饱和现象。另外😮，随着结温的上升，发光的峰值波长也将向长波方向漂移🆖，约0.2-0.3nm/℃🙆🏽♂️👛，这对于通过由蓝光芯片涂覆YAG荧光粉混合得到的白色LED来说🦻🏽，蓝光波长的漂移，会引起与荧光粉激发波长的失配🕣，从而降低白光LED的整体发光效率，并导致白光色温的改变。
对于功率发光二极管来说🤙，驱动电流一般都为几百毫安以上，PN结的电流密度非常大，所以PN结的温升非常明显⇨。对于封装和应用来说，如何降低产品的热阻🪷，使PN结产生的热量能尽快的散发出去，不仅可提高产品的饱和电流，提高产品的发光效率📅，同时也提高了产品的可靠性和寿命。为了降低产品的热阻，首先封装材料的选择显得尤为重要🧎🏻♀️➡️，包括热沉、粘结胶等，各材料的热阻要低，即要求导热性能良好。其次结构设计要合理，各材料间的导热性能连续匹配，材料之间的导热连接良好，避免在导热通道中产生散热瓶颈，确保热量从内到外层层散发。同时，要从工艺上确保，热量按照预先设计的散热通道及时的散发出去。
2.填充胶的选择
根据折射定律，光线从光密介质入射到光疏介质时，当入射角达到一定值，即大于等于临界角时，会发生全发射。以GaN蓝色芯片来说，GaN材料的折射率是2.3🪩，当光线从晶体内部射向空气时，根据折射定律👨🏻🦰，临界角θ0=sin-1(n2/n1)。
其中n2等于1🤷🏽，即空气的折射率🙅🏽♀️，n1是GaN的折射率，由此计算得到临界角θ0约为25.8度。在这种情况下，能射出的光只有入射角≤25.8度这个空间立体角内的光。据报导，目前GaN芯片的外量子效率在30%-40%左右，因此，由于芯片晶体的内部吸收🧜，能射出到晶体外面光线的比例很少。据报导🐏🎸，目前GaN芯片的外量子效率在30%-40%左右🫗。同样，芯片发出的光要透过封装材料，传送到空间👨🏻🦽➡️，也要考虑材料对取光效率的影响。
所以，为了提高LED产品封装的取光效率👱🏼♀️，必须提高n2的值，即提高封装材料的折射率，以提高产品的临界角👨🏽🍼，从而提高产品的封装发光效率。同时，封装材料对光线的吸收要小。为了提高出射光的比例🪿🤞🏼，封装的外形最好是拱形或半球形👨🏿🎨，这样🔻，光线从封装材料射向空气时，几乎是垂直射到界面，因而不再产生全反射🧑🏻🔬。
3.反射处理
反射处理主要有两方面，一是芯片内部的反射处理🛎，二是封装材料对光的反射，通过内、外两方面的反射处理4️⃣，来提高从芯片内部射出的光通比例😰，减少芯片内部吸收👩👦👦，提高功率LED成品的发光效率。从封装来说，功率型LED通常是将功率型芯片装配在带反射腔的金属支架或基板上，支架式的反射腔一般是采取电镀方式提高反射效果🙆🏽♂️，而基板式的反射腔一般是采用抛光方式👩🏻✈️，有条件的还会进行电镀处理🌋，但以上两种处理方式受模具精度及工艺影响💇🏽♂️，处理后的反射腔有一定的反射效果🕧，但并不理想🥂。目前国内制作基板式的反射腔👳🏽♂️，由于抛光精度不足或金属镀层的氧化，反射效果较差，这样导致很多光线在射到反射区后被吸收😚，无法按预期的目标反射至出光面，从而导致最终封装后的取光效率偏低🫅。
4.荧光粉选择与涂覆
对于白色功率型LED来说👩🏼🦲，发光效率的提高还与荧光粉的选择和工艺处理有关。为了提高荧光粉激发蓝色芯片的效率🙋🏼♂️，首先荧光粉的选择要合适，包括激发波长🏌🏿、颗粒度大小、激发效率等，需全面考核，兼顾各个性能。其次👨✈️，荧光粉的涂覆要均匀，最好是相对发光芯片各个发光面的胶层厚度均匀，以免因厚度不均造成局部光线无法射出，同时也可改善光斑的质量。
综述🧛🏼：良好的散热设计对提高功率型LED产品发光效率有着显着的作用，同时也是确保产品寿命和可靠性的前提。而设计良好的出光通道，这里着重指反射腔✌🏼、填充胶等的结构设计👷🏽、材料选择和工艺处理，可以有效提高功率型LED的取光效率。对功率型白光LED来说👩🏻⚖️，荧光粉的选择和工艺设计，对光斑的改善和发光效率的提高也至关重要🐺。
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