led灯温升 led常亮灯白光怎么变暖光

现有技术人员LED为了得到足够的白光LED光束，开发了大尺寸LED芯片，试图用这种方法实现所希望的目标。但是，实际上白光LED的施加电力持续1W以上的话，光束反而会下降，发光效率相对降低20~30%。换言之，为了使白光LED的亮度比以往LED大数倍，消耗功率特性超过萤光灯，必须克服温度上升的抑制、使用寿命的确保、发光效率的改善、发光特性的均衡化这4个课题。

温度上升问题的解决方法是降低封装的热阻抗。维持LED寿命的方法是改善芯片的外形，采用小型芯片。改善LED发光效率的方法是改善芯片结构并采用小型芯片。使发光特性均匀化的方法改进了LED的包装方法，并且这些方法正在不断地开发。

解决包装散热问题是根本方法

随着电力的增加，包装的热阻抗反而会急剧下降到10K/W以下，因此海外厂商开发了耐高温白光LED，试图改善这些问题。但是，实际上大功率LED的发热量比小功率LED高数十倍以上，由于温度上升，发光效率大幅下降。即使封装技术允许高热LED，芯片的接合温度也可能超过公差，最后，技术人员发现解决包装的散热问题是根本的方法。

关于LED的寿命，例如矽质通过改装封装材料和陶瓷封装材料，可以提高LED的寿命一位数，特别是白光LED的发光光谱包含波长小于450nm的短波长光线，传统的环氧树脂封装材料容易被短波长光线破坏高输出白光LED的大光量使封装材料的劣化加速，根据业者的测试结果显示连续点亮不足1万小时，高输出白光LED的亮度降低了一半以上，不能满足照明光源的长寿命的基本要求。

LED的发光效率改善了芯片结构和封装结构，并且可以达到与低输出白光LED相同的水平。主要原因是，当电流密度增加2倍以上时，不仅难以从大型芯片中取出光，而且导致发光效率不及低输出白光LED的窘境。如果改善芯片的电极结构，就可以从理论上解决上述的采光问题。

降低热阻抗，改善散热问题

关于发光特性的均匀性，如果改善白光LED的荧光体材料浓度的均匀性和荧光体的制造技术，则可以克服上述烦恼。如上所述，需要在提高所施加的功率的同时，减少热阻抗，改善散热问题上下功夫。具体地，减小从芯片到封装的热阻抗，抑制到印刷电路板的热阻抗，提高芯片的散热通畅性。

为了降低热阻抗，许多海外LED制造商在由铜和陶瓷材料组成的散热器（heat sink）的表面上设置LED芯片，然后将印刷电路板的散热器用引线以冷却风扇强制空冷的方式焊接到散热器上。从德国OSRAMOptoSemi conductors Gmb的实验结果来看，上述结构的LED芯片到焊接点的热阻抗可以降低9K/W，是以往的LED的约1/6左右，在封装后的LED上施加2W的电力的情况下，LED芯片的接合温度比焊接点高18K印刷电路板确认即使温度上升到50°C，接合温度也只有70°C左右。与此相对，当传统的热阻抗降低时，LED芯片的接合温度受印刷电路板温度的影响。因此，LED需要设法降低芯片的温度，换言之，LED通过降低芯片到焊接点的热阻抗，LED能够有效地减轻芯片降温作用的负担。反过来说白光LED即使具有抑制热阻抗的结构，如果热从封装不传递到印刷电路板，则LED温度上升的结果是发光效率急剧下降。因此，松下电工开发了一种封装一体化技术，该封装一体化技术将1mm正方形的蓝光LED以flip chip方式封装在陶瓷基板上后，将陶瓷基板粘贴在铜印刷电路板表面，并通过松下报告包含印刷电路板的模块整体的热阻抗约为15K/W左右。

各领域技术人员发挥散热设计的力量

印刷电路板的设计变得非常复杂，因为散热器和印刷电路板之间的致密性直接影响导热效应。鉴于此，美国Lumileds和日本CITIZEN等照明设备厂商相继开发了高功率LED用的简易散热技术，CITIZEN从2004年开始白光LED样品包装的制造，不需要特殊的接合技术，厚度约2~3mm的散热器可以直接排出到外部根据该CITIZEN，LED从芯片的接合点到散热器的30K/W热阻抗比OSRAM的9K/W大，但是，在一般的环境下，即使在室温下热阻抗增加1W左右，在以往的印刷电路板无冷却风扇强制空冷状态下，该白光LED模块也可以连续点亮使用。

Lumileds）2005年开始制造的高输出LED芯片的接合容许温度达到+185℃，比其他公司的同类产品高60℃，若利用以往的RF4印刷电路板包，则在周围环境温度40℃的范围内能够输入相当于1.5W的电力的电流（约400mA）。因此，Lumileds和CITIZEN为了提高接合点的容许温度，德国OSRAM公司在散热器表面设置LED芯片，达到9K/W超低热阻抗记录，该记录比OSRAM比过去开发的同类产品的热阻抗减少了40%。值得注意的是，在该LED模块封装的情况下，采用与以往的方法相同的flip chip方式，但是在LED模块与散热器结合的情况下，通过选择最接近接合面的芯片发光层，能够以最短距离传导排出发光层的热量。

2003年东芝Lighting在400mm正方形铝合金表面上，以发光效率60lm/W的低热阻抗白光LED、无冷却风扇等特殊散热组件为前提，试制了300lm的LED模块。东芝Lighting由于试制经验丰富，该公司通过模拟分析技术的进步，2006年以后超过60lm/W白光LED，能够容易地利用照明器具和壳体来提高导热性，冷却风扇能够以强制空冷方式设计照明设备的散热还可以使用不需要特殊散热技术的模块结构白光LED。

变更包装材料的材质劣化和抑制光线透过率降低的速度

关于LED的长寿化，与以往的蓝色光、近紫外线LED芯片上的环氧树脂密封材料相比，可以将磷光体分散在密封材料内，并且与以往的蓝色光、近紫外线LED芯片上的环氧树脂密封材料相比，能够更有效地抑制材质劣化和光线透过率的降低速度。由于环氧树脂的吸收波长为400~450nm的光线的百分比达到45%，矽质封装材料小于1%，辉度减半时间环氧树脂不足1万小时，矽质封装材料可延长至4万小时左右，与照明装置的设计寿命大致相同这意味着照明设备的使用期间不需要更换。但是矽质树脂是高弹性柔软材料，加工时矽质需要不伤害树脂表面的制作技术，而且加工时矽质树脂容易附着粉屑，所以将来需要能够改善表面特性的技术的开发。

矽质虽然包装材料能够确保LED4万小时的寿命，但是照明设备业者认为，以往的白炽灯泡和萤光灯的寿命被定义为亮度小于30%。亮度减半时间是4万小时LED，换算成亮度的话30%以下的话只剩下约2万小时左右。现在，作为延长元件寿命的对策，有白光LED抑制整体的温度上升和停止树脂封装的使用这两种。

如果贯彻以上两个延长寿命的对策，亮度30%就可以达到4万小时的要求。为了抑制白光LED的温度上升，可以采用冷却LED封装印刷电路板的方法，主要的原因是在密封树脂的高温状态下，如果施加强光照射就会急速劣化，按照阿雷纽斯的法则温度降低10°C，寿命延长2倍。LED产生的光线在封装树脂内反射，因此通过停止树脂封装的使用，能够完全消除劣化因素，若使用能够改变芯片侧面光线的行进方向的树脂材质反射板，则反射板吸收光线，光线的取出量急剧减少。这也是LED制造商一致采用陶瓷系和金属系包装材料的主要原因。