松下开发了印刷电路板和包装一体化技术

获得足够的白光led光束，曾经开发大尺寸LED芯片，试着以这种方式实现预期目标。实际上在白光LED上施加的电功率继续超过1W相反，上述时间束会下降，发光效率会相对降低20%~白光增加30%LED必须克服的输入功率和发光效率问题有：抑制温升；保证使用寿命；提高发光效率；均匀发光特性。

白光用于增加功率LED封装的热阻降至10K/W因此，国外开发了耐高温白光LED，为了改善温升问题。由于大功率白光LED发热量比小功率白光高LED高几十倍以上，即使白光LED的封装允许高热量，但白光LED芯片的允许温度是一定的。抑制温升的具体方法是降低包装的热阻抗。

提高白光LED使用寿命的具体方法是用小芯片改善芯片的形状。因为白光LED波长小于450的发光频谱nm传统的环氧树脂密封材料容易被短波长光损坏，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使用寿命提高一位数。

改善白光LED具体的发光效率方法是改善芯片结构和包装结构，实现低功率白光LED同一水平的主要原因是当电流密度增加2倍以上时，不仅不容易从大芯片中取出光线，而且发光效率低于低功率白光LED，理论上，如果芯片的电极结构得到改善，上述照明问题就可以解决。

实现发光特性均匀化的具体方法是改善白光LED一般认为，只要白光得到改善LED荧光体材料的浓度均匀性和生产技术可以克服上述问题。

具体内容分别是：

① 从芯片到包装的热阻抗降低。

② 对印刷电路基板的热阻抗进行抑制。

③ 提高芯片的散热顺畅性。

为了降低热阻抗，国外很多LED厂商将LED芯片位于铜和陶瓷材料制成的散热片表面。如1所示，印刷电路板上的散热线通过焊接连接到使用冷却风扇强制空冷的散热片上。OSRAM Opto Semiconductors Gmb 实验结果证实，上述结构LED从芯片到焊点的热阻可以降低9K/W，大约是传统LED大约1/6。LED施加2W电功率时，LED芯片的温度比焊接点高18℃，即使印刷电路板的温度上升到500℃，LED芯片的温度也只有700℃左右。一旦热阻降低，LED芯片的温度会受到印刷电路板温度的影响，因此必须降低LED从芯片到焊点的热阻抗。另一方面，即使是白光LED具有抑制热阻抗的结构，如果热量不能从LED如果将封装传输到印刷电路板，LED温度的升高会降低其发光效率。因此，松下开发了印刷电路板和包装一体化技术，边长为1mm正方形蓝光LED陶瓷基板采用复合芯片包装，然后将陶瓷基板粘贴在铜印刷电路板表面，模块整体热阻抗约为15K/W.

（a） OSRAM LED的封装方式

（b） CITIZEN LED的封装方式

1 LED散热结构

针对白光LED目前，长寿问题LED制造商采取的对策是改变密封材料，在密封材料中分散荧光材料，可以更有效地抑制材料的劣化和光穿透率的降低。

环氧树脂的吸收波长为400~450nm 光的百分比高达45%，硅密封材料低于1%，环氧亮度降低不到1万小时，硅密封材料可延长到4万小时（如2所示），几乎与照明设备的设计寿命相同，这意味着照明设备在使用过程中不需要更换白光LED.不过硅质密封材料属于高弹性柔软材料，加工上必须使用不会刮伤硅质密封材料表面的制作技术，此外，硅密封材料在工艺上容易附着粉末，因此未来必须开发能够改善表面特性的技术。

2 硅密封材料和环氧树脂LED光学特性的影响

虽然硅密封材料可以保证白光LED有4万小时的使用寿命，但照明设备行业有不同的看法。主要争论是传统白炽灯和荧光灯的使用寿命被定义为亮度降低到30%以下，亮度降低到4万小时LED，如果转换成亮度降低到30%以下，只剩下2万小时左右。延长组件使用寿命的对策有两种:

① 抑制白光LED整体温升。

② 停止使用树脂封装。

当亮度降至30%时，上述两种对策可达到4万小时的使用寿命要求。抑制白光LED温升可用于冷却白光LED密封印刷电路板的主要原因是密封树脂在高温下，加上强光会迅速恶化，根据阿雷纽斯法则，温度降低100℃寿命会延长两倍。

由于白光，停止使用树脂封装可以彻底消除劣化因素LED产生的光反射在包装树脂中。如果使用树脂材料反射板，可以改变芯片侧光的方向，因为反射板会吸收光，所以光的取出量会急剧下降，这也是使用陶瓷和金属包装材料的主要原因。LED如3所示，封装基板无树脂结构。

3 LED封装基板无树脂结构