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　　LED在過(guò)去的30多年里，取得飛速發(fā)展。第一批產(chǎn)品出現(xiàn)在1968年，工作電流20mA的LED的光通量只有千分之幾流明，相應(yīng)的發(fā)光效率為0.1 lm/W，而且只有一種光色為650 nm的紅色光。70年代初該技術(shù)進(jìn)步很快，發(fā)光效率達(dá)到1 lm/W，顏色也擴(kuò)大到紅色、綠色和黃色。伴隨著新材料的發(fā)明和光效的提高，單個(gè)LED光源的功率和光通量也在迅速增加。原先，一般LED的驅(qū)動(dòng)電流僅為20 mA。到了20世紀(jì)90年代，一種代號(hào)為“食人魚”的LED光源的驅(qū)動(dòng)電流增加到50-70mA，而新型大功率LED的驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到300—500 mA。特別是1998年白光LED的開發(fā)成功，使得LED應(yīng)用從單純的標(biāo)識(shí)顯示功能向照明功能邁出了實(shí)質(zhì)性的一步。圖2-1到圖2-4描述了LED的發(fā)展歷程。

圖2-1 普通LED

圖2-2 高亮度LED

圖2-3 “食人魚”LED

圖2-4 大功率LED

　　功率型LED分為功率LED和瓦(W)級(jí)功率LED兩種。功率LED的輸入功率小于1W(幾十毫瓦功率LED除外)；W級(jí)功率LED的輸入功率等于或大于1W。

　　早有HP公司于20世紀(jì)90年代初推出“食人魚”封裝結(jié)構(gòu)的LED，并于1994年推出改進(jìn)型的“Snap LED”，有兩種工作電流，分別為70mA和150mA，輸入功率可達(dá)0.3W。接著OSRAM公司推出“Power TOP LED”，之后一些公司推出多種功率LED的封裝結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)的功率LED比原支架式封裝的LED輸入功率提高幾倍，熱阻降為過(guò)去的幾分之一。

　　W級(jí)功率LED是未來(lái)照明的核心，世界各大公司投入很大力量，對(duì)其封裝技術(shù)進(jìn)行研究開發(fā)。單芯片W級(jí)功率LED早是由Lumileds公司于1998年推出的LUXEON LED，該封裝結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是采用熱電分離的形式，將倒裝芯片用硅載體直接焊在熱沉上，并采用反射杯、光學(xué)透鏡和柔性透明膠等新結(jié)構(gòu)和新材料，現(xiàn)可提供單芯片1W、3W和5W的大功率LED，Lumileds公司擁有多項(xiàng)功率型白光二極管封裝方面的專利技術(shù)。OSRAM于2003年推出單芯片的Golden Dragon”系列LED，其特點(diǎn)是熱沉與金屬線路板直接接觸，具有很好的散熱性能，而輸入功率可達(dá)1W。日亞的1W LED工作電流為350 mA，白光、藍(lán)光、藍(lán)綠光和綠光的光通量分別為23、7、28和20流明，預(yù)計(jì)其壽命為5萬(wàn)小時(shí)。

　　半導(dǎo)體LED若要作為照明光源，常規(guī)產(chǎn)品的光通量與白熾燈和熒光燈等通用性光源相比，距離甚遠(yuǎn)。因此，LED要在照明領(lǐng)域發(fā)展，關(guān)鍵是要將其發(fā)光效率、光通量提高至現(xiàn)有照明光源的等級(jí)。由于LED芯片輸入功率的不斷提高，功率型LED封裝技術(shù)主要應(yīng)滿足以下兩點(diǎn)要求：①封裝結(jié)構(gòu)要有高的取光效率；②熱阻要盡可能低，這樣才能保證功率LED的光電性能和可靠性。

　　功率型LED所用的外延材料采用MOCVD的外延生長(zhǎng)技術(shù)和多量子阱結(jié)構(gòu)，雖然其內(nèi)量子效率還需進(jìn)一步提高，但獲得高發(fā)光通量的大障礙仍是芯片的取光效率低?，F(xiàn)有的功率型LED的設(shè)計(jì)采用了倒裝焊新結(jié)構(gòu)來(lái)提高芯片的取光效率，改善芯片的熱特性，并通過(guò)增大芯片面積，加大工作電流來(lái)提高器件的光電轉(zhuǎn)換效率，從而獲得較高的發(fā)光通量，除了芯片外，器件的封裝技術(shù)也舉足輕重。

　　傳統(tǒng)的指示燈型LED封裝結(jié)構(gòu)，一般是用導(dǎo)電或非導(dǎo)電膠將芯片裝在小尺寸的反射杯中或載片臺(tái)上，由金絲完成器件的內(nèi)外連接后用環(huán)氧樹脂封裝而成，其熱阻高達(dá)150～250℃/W，新的功率型芯片若采用傳統(tǒng)式的LED封裝形式，將會(huì)因?yàn)樯岵涣级鴮?dǎo)致芯片結(jié)溫迅速上升和環(huán)氧碳化變黃，從而造成器件的加速光衰直至失效，甚至因?yàn)檠杆俚臒崤蛎浰a(chǎn)生的應(yīng)力造成開路而失效。

　　對(duì)于大工作電流的功率型LED芯片，低熱阻、散熱良好及低應(yīng)力的新的封裝結(jié)構(gòu)是功率型LED器件的技術(shù)關(guān)鍵?？刹捎玫妥杪省⒏邔?dǎo)熱性能的材料粘結(jié)芯片；在芯片下部加銅或鋁質(zhì)熱沉，并采用半包封結(jié)構(gòu)，加速散熱；甚至設(shè)計(jì)二次散熱裝置，來(lái)降低器件的熱阻；在器件的內(nèi)部，填充透明度高的柔性硅膠，膠體不會(huì)因溫度驟然變化而導(dǎo)致器件開路，也不會(huì)出現(xiàn)變黃現(xiàn)象；零件材料也應(yīng)充分考慮其導(dǎo)熱、散熱特性，以獲得良好的整體熱特性。

普通LED和大功率LED封裝結(jié)構(gòu)分別見圖2-5，圖2-6。熱阻參考值見表2-1。