LED封装材料和荧光材料的重要性

    目前已发表的高功率的白光LED,它的发光功率是一个低功率白光LED亮度的数十倍,所以期望利用高功率白光LED来代替荧光灯作为照明设备的话,有一个必须克服的困难就是亮度递减的情况。例如,白光LED长时间连续使用1W的情况下,会造成连续使用后半段时间的亮度逐渐降低的现象,不是只有高功率白光 LED灯具才会出现这样的情况,低功率白光LED也会存在这样的问题,只不过是因为低功率白光应用的产品不同,所以,并不会因此特别突显出这样的困扰。使用的电流愈大,所获得的亮度就愈高,这是一般对于LED能够达到高亮度的观念,不过,因为所使用的电流增加,因此封装材料是否能够承受这样长时间的因为电流所产生的热,也因为这样的连续使用,往往封装材料的热抵抗会降到10k/w以下。

    高功率LED的发热量是低功率LED的数十倍,因此,会出现随着温度上升,而出现发光功率降低的问题,所以在能够抗热性高封装材料的开发上,相对显的非常重要。

    或许在20~30lm/W以下的LED,这些问题都不明显,但是,一旦面临60lm/w以上的高发光功率LED的时候,就需要想办法解决的。热效应所带来的影响,绝对不会仅仅只有LED本身,而是会对整个应用产品带来困扰,所以,LED照明如果能够在这一方面获得解决的话,那幺,也可以减轻应用产品本身的散热负担。因此,在面对不断提高电流情况的同时,如何增加抗热能力,也是现阶段的急待被克服的问题。从各方面来看,除了材料本身的问题外,还包括从芯片到封装材料间的抗热性、导热结构及封装材料到PCB板间的抗热性、导热结构和PCB板的散热结构等,这些都需要作整体性的考量。例如,即使能够解决从芯片到封装材料间的抗热性,但因从封装到PCB板的散热效果不好的话,同样也是造成LED芯片温度的上升,出现发光效率下降的现象。所以,就像是松下就为了解决这样的问题,从2005年开始,便把包括圆形、线形、面型的白光LED,与PCB基板设计成一体,来克服可能因为出现在从封装到PCB板间散热中断的问题。但并非所有的业者都像松下一样,因为各业者的策略关系,有的业者以基板设计的简便为目标,只针对PCB板的散热结构进行改良。还有相当多的业者,因为本身不生产LED,所以只能在PCB板做一些研发,但仅此还是不够的,所以需要选择散热性良好的白光LED。能让PCB板上用的金属材料,能与白光LED封装中的散热槽紧密连接,达到散热的能力。这样看起来好象只是因为期望达到散热,而把简单的一件事情予以复杂化,到底这样是不是符合成本和进步的概念?以今天的应用层面来说,很难做一个判断,不过,是有一些业者正朝向这方面作考量。   

    封装材料的改变使白光LED寿命达原先的4倍。发热的问题不是只会对亮度表现带来影响,同时也会对LED本身的寿命出现挑战,所以在这一部份,LED不断的开发出封装材料来因应持续提高中的LED亮度所产生的影响。

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