第一篇：大功率LED透鏡基礎(chǔ)知識(shí)詳解

大功率LED透鏡/反光杯主要用于大功率LED冷光源系列產(chǎn)品的聚光，導(dǎo)光等。大功率LED透鏡根據(jù)不同LED出射光的角度設(shè)計(jì)配光曲線，通過增加光學(xué)反射，減少光損，提高光效(而設(shè)定的非球面光學(xué)透鏡)。下面著重講解PMMA材料的二次聚光大功率LED透鏡。

一、LED透鏡的材料種類

1.硅膠透鏡

a.因?yàn)楣枘z耐溫高（也可以過回流焊），因此常用直接封裝在LED芯片上；

b.一般硅膠透鏡體積較小，直徑3-10mm；

本部分設(shè)定了隱藏,您已回復(fù)過了,以下是隱藏的內(nèi)容 2.PMMA透鏡

a.光學(xué)級(jí)PMMA（聚甲 基丙烯酸甲酯，俗稱：亞克力）

b.塑膠類材料，優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)效率高（可以通過注塑完成）；透光率高（3mm厚度時(shí)穿透率93%左右）；缺點(diǎn)：耐溫70%（熱變形溫度90度）；

3.PC透鏡

a.光學(xué)級(jí)尼龍料Polycarbonate（簡稱PC）聚碳酸酯

b.塑膠類材料，優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)效率高（可以通過注塑完成）；耐溫高（130度以上）；缺點(diǎn)：透光率稍底（87%）；

4.玻璃透鏡

光學(xué)玻璃材料，具有透光率高（97%）耐溫高等特點(diǎn)，缺點(diǎn)：易碎、非球面精度不易實(shí)現(xiàn)、生產(chǎn)效率低、成本高等。

二、LED透鏡的應(yīng)用分類

1.一次透鏡

a.一次透鏡是直接封裝（或粘合）在LED芯片支架上，與LED成為一個(gè)整體；

b.LED芯片（chip）按理論發(fā)光是360度，但實(shí)際上芯片在放置于LED支架上得以固定及封裝，所以芯片最大發(fā)光角度是180度，另外芯片還會(huì)有一些雜散光線，這樣通過一次透鏡就可以有效收集chip的所有光線并可得到如160度、140度、120度、90度甚至60度（不同需要）的出光角度；

c.一次透鏡多用PMMA或硅膠材料。

2.二次透鏡

a.二次透鏡與LED是兩個(gè)獨(dú)立的物體，但它們?cè)趹?yīng)用時(shí)確密不可分；

b.二次透鏡的功能是將LED的大角度光（一般為90-120度）再次聚光成5度至80度任意想要得到的角度；

c.二次透鏡材料大都用PMMA或玻璃。

三、LED透鏡規(guī)格分類

1.穿透式（凸透鏡）

a.當(dāng)LED光線經(jīng)過透鏡的一個(gè)曲面（雙凸有個(gè)曲面）時(shí)光線會(huì)反生折射而聚光，而且當(dāng)調(diào)整透鏡與LED之間的距離時(shí)角度也會(huì)變化（成反比），經(jīng)過非球面技術(shù)設(shè)計(jì)的曲面光斑將會(huì)非常均勻，但因?yàn)橥哥R直徑的局限性，透鏡側(cè)面的光線得不到利用（漏光）；

b.一般應(yīng)用在大角度（40-80度）聚光，如臺(tái)燈，路燈，室內(nèi)燈具等；

2.全反射式（錐型或叫杯型）

a.透鏡的設(shè)計(jì)在正前方用穿透式聚光，而錐形面又可以將側(cè)光全部收集并反射出去，而這兩種光線的重疊（角度相同）就可得到最完善的光線利用與漂亮的光斑效果；

b.也可在錐形透鏡表面做些改變，可設(shè)計(jì)成鏡面、磨砂面、珠面、條紋面、螺紋面、凸或凹面等而得到不同光斑效果。

3.LED透鏡模組

a.是將多個(gè)單顆透鏡通過注塑完成一個(gè)整體的多頭透鏡，按不同需求可以設(shè)計(jì)成3合1、5合1甚至幾十顆合一的透鏡模組；

b.此設(shè)計(jì)有效節(jié)省生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品品質(zhì)的一致性，節(jié)省燈具機(jī)構(gòu)空間，更容易實(shí)現(xiàn)“大功率”等特點(diǎn)。

四、LED透鏡的設(shè)計(jì)與模具加工

1.首先取決于光源（大功率LED），不同品牌的大功率LED（例如CREE、lumileds、首爾、歐司朗、艾笛森、長森源等），其芯片結(jié)構(gòu)與封裝方式、光線特性等均會(huì)有所區(qū)別，從而造成同樣的透鏡搭配不同規(guī)格品牌LED時(shí)會(huì)所差異；所以要求有針對(duì)性開發(fā)（以主流品牌為導(dǎo)向），才能達(dá)成實(shí)際需要；

2.利用光學(xué)設(shè)計(jì)軟件（如Tracepro、CodeV、Zemax等）設(shè)計(jì)并進(jìn)行模擬光學(xué)跑光，設(shè)計(jì)得到相應(yīng)的光學(xué)非球面曲面；

3.LED透鏡本身屬于精密光學(xué)配件，故其對(duì)模具的精度要求極高，特別是透鏡光學(xué)曲面的加工精度要達(dá)到0.1μm、鏡片偏心度要達(dá)到3μm以內(nèi)。一般對(duì)此類高精度模具的加工必須具有以下設(shè)備：超精密加工機(jī)（例如：PRECITECHNANOFORM350）、CNC綜合加工機(jī)、平面磨床、銑床、CNC放電加工機(jī)、表面輪廓儀等。

4.模具最精密的部件在于光學(xué)模仁，首先選用專用模仁鋼材，完成初胚，鍍鎳后再用超精密加工機(jī)進(jìn)行非球面技術(shù)加工曲面。

五、LED透鏡的用料及生產(chǎn)

1.LED透鏡作為光學(xué)級(jí)的產(chǎn)品，對(duì)透光性、縮水性要求極高。原材料一般采用高檔光學(xué)級(jí)PMMA。目前為日本三菱PMMA材料為最好（現(xiàn)在的VH5與VH001質(zhì)量更高），同樣是三菱的南通料就會(huì)稍遜一些；

2.必須配備萬級(jí)甚至更高級(jí)別的無塵車間，作業(yè)人員必須著防靜電服裝，以及戴手指套、戴口罩等防靜電防塵措施，并且定期對(duì)車間做檢驗(yàn)與清理；

3.須有專業(yè)的光學(xué)注塑機(jī)（電動(dòng)）如法拉克，東洋，海天，佳明等品牌功率在35T以上，并嚴(yán)格控制注塑溫度、時(shí)間，降低產(chǎn)品縮水率，絕不能添加水口料重復(fù)利用，才能保證產(chǎn)品更符合設(shè)計(jì)方案；

4.產(chǎn)品必須用防靜電防塵PVC包裝，并且須完全密封包裝，存放必須注意控制溫度與濕度，并且最好不要存放超過一年以上。

第二篇：大功率LED燈散熱器介紹

大功率LED燈散熱器介紹

所謂led(Light-emitting Diode的縮寫)燈是指采用半導(dǎo)體發(fā)光二極管技術(shù)做為發(fā)光源的一種新型環(huán)保照明產(chǎn)品。LED 燈具有省電節(jié)能，易控制、免維護(hù)、安全環(huán)保、使用壽命長等特點(diǎn)，其使用壽命可達(dá)50,000-100,000小時(shí)，遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)鎢絲燈泡的 1,000 小時(shí)及螢光燈管的10,000 小時(shí)。LED作為一種新型的節(jié)能、環(huán)保綠色光源產(chǎn)品，必然是未來發(fā)展的趨勢(shì)。

不過目前LED燈具產(chǎn)品尚有不足，除價(jià)格較高外，發(fā)光效率偏低，工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生較多的熱量，需要散熱器將熱量導(dǎo)出并散發(fā)到環(huán)境中，否則將會(huì)影響LED的壽命甚至無法工作。

一.普通照明大功率LED燈具(1W以上)介紹

1.常見類型——球泡燈、射燈、蠟燭燈、管燈、吸頂燈、路燈、車燈等，并根據(jù)接口的規(guī)格不同有很多型號(hào)(部分燈具樣品如下圖)：

2.構(gòu)成——通常包括燈罩、LED燈板、散熱器、驅(qū)動(dòng)電源、接口、絕緣膠或套(一般用

于金屬散熱器)等(如下圖示)：

二.LED散熱器的作用及工作原理介紹

散熱器的主要作用是將LED芯片工作中產(chǎn)生的熱量不斷導(dǎo)出并散發(fā)到環(huán)境中，使芯片的溫度保持在所要求的范圍內(nèi)，從而保證LED燈能夠正常工作。散熱器的好壞主要取決于散熱器的熱阻，熱阻越小，相同條件下LED燈結(jié)溫越低，LED結(jié)溫越低，芯片使用壽命就會(huì)越長。散熱器的熱阻應(yīng)該包括導(dǎo)熱熱阻和散熱熱阻兩部分。對(duì)于一定形狀的散熱器，導(dǎo)熱熱阻主要與散熱器材料的導(dǎo)熱系數(shù)有關(guān)，導(dǎo)熱系數(shù)越大，導(dǎo)熱熱阻越小，導(dǎo)熱效果越好;在一定環(huán)境條件下，散熱熱阻主要取決于散熱器的散熱面積以及散熱器表面材料的輻射系數(shù)，散熱面積越大、輻射系數(shù)越高，散熱熱阻越小，散熱效果越好。因此，LED燈具散熱器必須具有一定的散熱面積，同時(shí)制作散熱器的材料必須具有一定的的導(dǎo)熱性和較高的熱輻射系數(shù);另外，導(dǎo)熱材料本身還應(yīng)具有重量輕、易加工、價(jià)格低等特點(diǎn)。

三.常見LED散熱器不同材質(zhì)介紹

所謂LED散熱器就是能夠?qū)ED芯片工作中產(chǎn)生的熱量快速地導(dǎo)出并散發(fā)到環(huán)境中的一個(gè)元件，因此作為散熱器僅具有一定的散熱面積是不行的，制作散熱器的材料必須具有一定的導(dǎo)熱性，也就是要具有較高的熱導(dǎo)率，才能將芯片產(chǎn)生的熱量不斷導(dǎo)出，并最終散到環(huán)境中;當(dāng)然對(duì)于導(dǎo)熱材料，除了導(dǎo)熱性外，還應(yīng)當(dāng)具有比重小、價(jià)格低、強(qiáng)度高、容易加工等

特點(diǎn)。

常用材料通常包括金屬材料，無機(jī)非金屬材料和高分子材料三大類，其中高分子材料又包括塑料、橡膠、化學(xué)纖維等。導(dǎo)熱材料一般為金屬和部分無機(jī)非金屬材料。在常見金屬中，鋁和銅的導(dǎo)熱系數(shù)比較高，但銅的價(jià)格高，比重大，加工性不如鋁，而鋁質(zhì)散熱器完全能滿足LED散熱的要求，因此在LED金屬散熱器中以鋁質(zhì)散熱器為主，銅質(zhì)散熱器并不多見，另外也有少量散熱器是鐵質(zhì)的。導(dǎo)熱性好的無機(jī)非金屬材料加工前一般多為粉末狀，需要經(jīng)過特種工藝加工成型，加工成散熱器后基本為陶瓷狀;有些無機(jī)非金屬材料導(dǎo)熱系數(shù)很高又非常絕緣，但價(jià)格很高，如金剛石、氮化硼、氮化鋁等;有些雖然導(dǎo)熱系數(shù)高但不絕緣，類似金屬，如石墨、碳纖維等;并且將無機(jī)非金屬粉末加工成形狀復(fù)雜的陶瓷散熱器是非常困難的，因此，雖然陶瓷LED散熱器是有應(yīng)用的，但存在很大的局限性，需要進(jìn)一步完善和提高。高分子材料本身導(dǎo)熱性是比較差的，但如果將導(dǎo)熱性好的金屬粉末或非金屬粉末添加到塑料或橡膠中，制成導(dǎo)熱塑料或橡膠等，其導(dǎo)熱性會(huì)大幅提高。導(dǎo)熱橡膠因其特有的彈性，是其它導(dǎo)熱材料無法替代的，因此在某些領(lǐng)域已經(jīng)廣泛應(yīng)用，但因其剛性較差，作為散熱器材料可能不太合適，目前尚未見相關(guān)報(bào)道;導(dǎo)熱塑料單獨(dú)或配以金屬嵌件做成的LED散熱器是最近開發(fā)成功的新一代LED散熱產(chǎn)品，如果設(shè)計(jì)得當(dāng)，可以達(dá)到壓鑄鋁散熱器的散熱效果，并且外表面絕緣，使用更加安全，是今后LED散熱器發(fā)展的方向。下面就幾種常見不同材質(zhì)的LED散熱器簡單作一介紹。

1.鋁質(zhì)散熱器——目前較常見的LED散熱器主要是鋁質(zhì)散熱器，一般包括壓鑄鋁和拉伸鋁散熱器兩種。主要原因是金屬鋁的導(dǎo)熱系數(shù)較高，比重小，易加工，價(jià)格便宜等。其中壓鑄鋁散熱器是目前最常用的，其導(dǎo)熱系數(shù)70-90W/m.K，外形較美觀，形狀可多變，價(jià)格適中;缺點(diǎn)是本身不絕緣，為了安全需要增加絕緣膠或套，而絕緣膠或套一般導(dǎo)熱較差，對(duì)散熱是不利的，同時(shí)成本也會(huì)增加。另外，壓鑄鋁散熱器模具成本高，不利于新品的開發(fā);生產(chǎn)過程需要消耗較多的能源，并且二次加工成本偏大。拉伸鋁散熱器導(dǎo)熱系數(shù)200W/m.K左右，導(dǎo)熱很好，一次加工成本較低，但往往需要二次加工，二次加工成本較高，而且形式較單一，同樣需要增加絕緣處理，目前主要用于路燈及較大功率的室內(nèi)LED照明。

2.導(dǎo)熱塑料散熱器——由國外幾家大公司開發(fā)出的導(dǎo)熱塑料LED燈具散熱器，不僅解決了鋁質(zhì)散熱器本身不絕緣的問題，而且散熱器的重量也有所減輕。目前生產(chǎn)LED散熱器導(dǎo)熱塑料的公司主要有荷蘭的帝斯曼，美國的SABIC，日本的 東麗公司等。導(dǎo)熱塑料主要是由尼龍、PBT等耐熱性好的塑料加入高導(dǎo)熱的無機(jī)填料，如氮化鋁、氮化硼等組成;其本身導(dǎo)熱系數(shù)并不是很高，一般只有1-6W/m.K左右，用導(dǎo)熱塑料單獨(dú)制成的LED散熱器散熱性也不是很好，只能用于較小功率的LED產(chǎn)品，因此實(shí)際上導(dǎo)熱塑料散熱器一般是由導(dǎo)熱塑料和內(nèi)嵌鋁件兩部分組成。鋁件采用沖壓鋁材，導(dǎo)熱系數(shù)200W/m.K以上，這種鋁塑復(fù)合散熱器的散熱性甚至可以與壓鑄鋁散熱器的散熱效果接近或相當(dāng)，加工也相對(duì)容易。但是，現(xiàn)有導(dǎo)熱塑料的售價(jià)是相當(dāng)高的，約合200-300元人民幣/Kg，制成散熱器的價(jià)格也比壓鑄鋁散熱器高，雖然在一些生產(chǎn)LED燈具的大公司如飛利浦公司等有一定應(yīng)用，但近期是無法大量替

代鋁質(zhì)散熱器的。

3.Thertrans導(dǎo)熱塑料散熱器——最近由上海合復(fù)新材料科技有限公司獨(dú)立開發(fā)完成的導(dǎo)熱塑料散熱器Thertrans是由該公司開發(fā)的導(dǎo)熱塑料Therpoxy(已申請(qǐng)專利)和內(nèi)嵌鋁件(鋁件材質(zhì)同熱塑性LED散熱器)構(gòu)成。Therpoxy導(dǎo)熱塑料是由樹脂加入部分導(dǎo)熱填料及其它相關(guān)材料混合而成的一種導(dǎo)熱塑料，其導(dǎo)熱系數(shù)3.6W/m.K，價(jià)格每公斤100元人民幣左右。該材料具有導(dǎo)熱、絕緣、阻燃、耐熱、環(huán)保、耐老化、易成型、重量輕、價(jià)格較低等特點(diǎn)。其中阻燃可達(dá)到UL94V01.3mm，環(huán)保已完成ROHS認(rèn)證，表面耐擊穿電壓4000V以上。Thertrans導(dǎo)熱塑料散熱器外形美觀，試樣多變，可用注塑機(jī)加工成型，其重量比相同形狀壓鑄鋁散熱器低三分之一左右，而且不必另外增加絕緣處理，甚至可以將螺紋口等與散熱器一起成型，有效減少了LED燈具生產(chǎn)廠家的組裝工序及成本。從測(cè)試結(jié)果看，Thertrans導(dǎo)熱塑料散熱器的散熱效果可以和相同形狀壓鑄鋁散熱器接近、相當(dāng)甚至略好，說明Thertrans散熱器的綜合導(dǎo)熱系數(shù)與壓鑄鋁相差不大，或者說相同形狀的Thertrans導(dǎo)熱塑料散熱器和壓鑄鋁散熱器的熱阻基本一致。

Thertrans導(dǎo)熱塑料散熱器的導(dǎo)熱機(jī)理是LED產(chǎn)生的熱量首先通過鋁基板迅速傳導(dǎo)給內(nèi)嵌鋁件，再由鋁件通過導(dǎo)熱塑料傳導(dǎo)到散熱器外表面，最后散熱器外表面的熱量通過對(duì)流和熱輻射等方式散發(fā)到環(huán)境中。另外一般塑料的熱輻射系數(shù)都高于金屬鋁，因此導(dǎo)熱塑料散熱器表面到環(huán)境輻射散熱的效果應(yīng)該好于相同外形的鋁質(zhì)散熱器，即導(dǎo)熱塑料散熱器的輻射散

這種Therpoxy導(dǎo)熱塑料還可以通過加工設(shè)備快速封裝LED驅(qū)動(dòng)電源，或?qū)⑸崞髋c驅(qū)動(dòng)電源一體成型，這樣一方面可以有效地改善電源本身的散熱問題，另一方面封裝好的驅(qū)動(dòng)電源可方便拆卸、更換。導(dǎo)熱塑料Therpoxy也可用于其它需要散熱的場(chǎng)合。

四.LED散熱器熱阻分析

通常所說的熱阻一般是指反映阻止熱量傳遞能力的一個(gè)綜合參數(shù)。熱阻的大小是反應(yīng)LED散熱器散熱性好壞的關(guān)鍵，熱阻越小，散熱器導(dǎo)熱、散熱效果越好。

散熱器的熱阻是指散熱器到環(huán)境的總熱阻，它由散熱器內(nèi)部熱量傳導(dǎo)過程中的導(dǎo)熱熱阻和散熱器外表面向周圍環(huán)境通過對(duì)流和輻射方式散熱過程的散熱熱阻兩部分組成。下面就LED散熱器各部分熱阻及其影響因素分別加以討論：

1.散熱器本身導(dǎo)熱熱阻

散熱器導(dǎo)熱熱阻可用以下公式計(jì)算：

R導(dǎo)=(T1-T2)/W(熱阻單位為 ℃/W)⑴

式中

R導(dǎo)——散熱器本身導(dǎo)熱熱阻

T1——與鋁基板接觸點(diǎn)處散熱器的溫度

T2——散熱器外表面平均溫度

W——LED燈功率

另外，根據(jù)能量守恒定律，熱平衡后LED燈產(chǎn)生的熱量與散熱器自身導(dǎo)出的熱量是相等的，用公式表示為：Q產(chǎn)=Q導(dǎo)+Q罩(熱量從燈罩散出的很少，為便于分析，在此忽略不計(jì))，其中

Q產(chǎn)=a.W ⑵

Q導(dǎo)=b.s.(T1-T2)/L ⑶

式中

Q產(chǎn)——LED工作時(shí)產(chǎn)生的熱量

Q導(dǎo)——散熱器本身導(dǎo)出的熱量

T1——與鋁基板接觸點(diǎn)處散熱器的溫度

T2——散熱器外表面平均溫度

a——LED產(chǎn)熱系數(shù)

W——為LED燈實(shí)際功率

b——散熱器材料綜合導(dǎo)熱系數(shù)

s——散熱器平均傳熱面積

L——散熱器熱傳導(dǎo)平均距離

對(duì)于特定散熱器b、s、L是一定的，因此公式⑶可簡化為Q導(dǎo)=m.(T1-T2)，其中m=b.s/L，經(jīng)推導(dǎo)可知m.(T1-T2)=a.W，因此(T1-T2)=a.W/m，帶入公式⑴可知R導(dǎo)=a/m，由此公式可以看出對(duì)于特定散熱器，在LED燈源一定的情況下，散熱器的熱阻是一個(gè)定值。另外，在熱阻計(jì)算公式中W代表的是LED的總功率，而LED在工作中一部分功率用于發(fā)光，一部分功率轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，因此既然是?jì)算熱阻，公式中的W換成產(chǎn)熱功率(a.W)更為科學(xué)，這樣R導(dǎo)=1/m=L/(b.s),就是說散熱器本身熱阻與電阻一樣，是一個(gè)僅跟散熱器本身參數(shù)有關(guān)的常數(shù)，它與散熱器平均傳熱距離成正比，與散熱器平均傳熱面積、散熱器材料導(dǎo)熱系數(shù)成反比。

2.散熱器表面到環(huán)境的散熱熱阻

散熱器表面到環(huán)境空氣的散熱熱阻可用下式計(jì)算：

R散=(T2-T3)/a.W ⑷

式中

R散——散熱器表面到環(huán)境的散熱熱阻

T2——散熱器外表面平均溫度

T3——環(huán)境溫度

W——LED燈功率

a——LED產(chǎn)熱系數(shù)

散熱器外表面向環(huán)境散熱的方式主要以對(duì)流為主，其次為熱輻射，熱傳導(dǎo)很小可以忽略不計(jì)。散熱器的對(duì)流及輻射散熱公式如下：

Q流=c.(T2-T3).S散 ⑸

Q輻=d.(T42-T43).S散(此式中T為絕對(duì)溫度)⑹

式中

Q流——散熱器表面到環(huán)境的對(duì)流散熱

Q輻——散熱器表面到環(huán)境的輻射散熱

c——散熱器周圍環(huán)境的自然對(duì)流系數(shù)

d——散熱器表面材料的輻射系數(shù)

S散——散熱器外表面積

T2——散熱器表面平均溫度

T3——環(huán)境溫度

根據(jù)能量守恒定律，LED燈熱平衡后Q產(chǎn)=Q導(dǎo)+Q罩=Q散+Q罩=Q流+Q輻+Q罩(熱量從燈罩散出的很少，為便于分析，在此忽略不計(jì))，即a.W=c.(T2-T3).S散+d.(T42-T43).S散。

在一定環(huán)境條件下，對(duì)于特定散熱器而言，對(duì)流系數(shù)、輻射系數(shù)是恒定的，散熱面積也是一定的;對(duì)于恒定電源，產(chǎn)熱功率是一定的，那么由以上公式可知(T2-T3)是一定的，因此散熱器到表面環(huán)境的散熱熱阻是一定的。但如果燈源的產(chǎn)熱功率(a.W)增大(或減小)，散熱器外表面溫度也會(huì)升高(或降低)，分析一下輻射散熱公式可以知道，散熱器外表面溫度T2升高(或降低)的比例小于產(chǎn)熱功率增加(或減小)的比例;因此散熱器外表面到環(huán)境空氣的熱阻與產(chǎn)熱功率有關(guān)，產(chǎn)熱功率增加，散熱器表面到環(huán)境的熱阻應(yīng)該略減小，相反，產(chǎn)熱功率降低，散熱器表面到環(huán)境的熱阻會(huì)略升高。

對(duì)于不同散熱器，在產(chǎn)熱一定的情況下，由公式⑸、⑹可知散熱面積、對(duì)流系數(shù)、輻射系數(shù)越大，(T2-T3)就越小，那么散熱器熱阻也越小。也就是說，散熱器的散熱熱阻不僅與其本身的散熱面積以及散熱器表面材料的輻射系數(shù)有關(guān)，還與LED燈所處環(huán)境的通風(fēng)情況也就是周圍空氣的自然對(duì)流系數(shù)有關(guān)，是一個(gè)可變量。

3.散熱器(到環(huán)境)的總熱阻

散熱器的總熱阻等于散熱器本身導(dǎo)熱熱阻加上散熱器表面到環(huán)境的散熱熱阻，散熱器到

環(huán)境的熱阻可通過以下公式計(jì)算：

R3=R1+R2=(T1-T3)/a.W ⑺

通過前面的分析可以知道，影響散熱器總熱阻的因素可以概括如下：

⑴.散熱器本身參數(shù)的影響：散熱器平均傳熱距離越短，散熱器熱阻越小;散熱器平均傳熱面積越大，散熱器熱阻越小;散熱器材料導(dǎo)熱系數(shù)越大，散熱器熱阻越小;散熱器散熱面積越大，散熱器熱阻越小;散熱器表面材料的輻射系數(shù)越大，散熱器熱阻越小

⑵.對(duì)流系數(shù)的影響：散熱器周圍環(huán)境通風(fēng)越好，自然對(duì)流系數(shù)越大，散熱器熱阻越小

⑶.產(chǎn)熱功率的影響：同一散熱器，同樣環(huán)境下，實(shí)際產(chǎn)熱功率越大，散熱器的熱阻反

而略有減小。

所以散熱器的總熱阻不僅與散熱器的散熱面積、幾何尺寸、表面材料的輻射系數(shù)等自身因素有關(guān)，還受LED的產(chǎn)熱功率以及周圍環(huán)境的對(duì)流系數(shù)等外部因素的影響，并不是一個(gè)恒定的數(shù)值。但一般來說，在自然對(duì)流情況下對(duì)流系數(shù)變化并不大，正常情況下LED產(chǎn)熱功率的變化也不會(huì)太大，對(duì)熱阻的影響應(yīng)該很小。為便于分析和計(jì)算，我們?cè)趹?yīng)用時(shí)可近似認(rèn)為

散熱器的總熱阻是一定的。

五.散熱器散熱性測(cè)試方法介紹

在此選擇形狀相近的壓鑄鋁和Thertrans導(dǎo)熱塑料兩款散熱器進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)測(cè)試結(jié)果

進(jìn)行分析、對(duì)比。

1.實(shí)驗(yàn)設(shè)備

四通道溫度測(cè)試儀——精度0.1℃

感溫線

數(shù)顯溫度計(jì)

電腦

2.測(cè)試樣品

⑴ A19壓鑄鋁散熱器——市購(表面噴白漆)

⑵ TR-E101W Thertrans導(dǎo)熱塑散熱器(內(nèi)置鋁套)——上海合復(fù)復(fù)合材料科技公司(表

面噴白漆)

以上兩款散熱器尺寸基本相同，散熱面積相當(dāng)，如下圖示

3.測(cè)試燈源——六顆燈珠(串聯(lián))LED(發(fā)光效率20%左右)

4.測(cè)試電源——5W直流驅(qū)動(dòng)電源(測(cè)試時(shí)置于散熱器外部)

5.溫度計(jì)量點(diǎn)

* LED燈角溫度——感溫線與燈角錫焊(近似等同于結(jié)溫)

* 鋁基板下端面溫度——感溫線與鋁基板螺絲連接(近似與鋁基板接觸點(diǎn)散熱器溫度)

* 散熱器外表面葉片溫度——感溫線與葉片鐵夾固定(位置固定)

* 環(huán)境溫度——感溫線自然放置

6.測(cè)量方法

首先，將測(cè)溫儀、LED燈板、電源、散熱器、電腦、感溫線等按要求連接好，接通電源并開始測(cè)溫，每組實(shí)驗(yàn)，待溫度曲線相對(duì)穩(wěn)定一定時(shí)間后，保存測(cè)試曲線和數(shù)據(jù)，并做好記錄。每組實(shí)驗(yàn)至少測(cè)量三組數(shù)據(jù)，最后取平均值。

7.測(cè)試結(jié)果

A.壓鑄鋁散熱器測(cè)試結(jié)果及曲線(縱軸為溫度，橫軸為時(shí)間)：

B.Thertrans導(dǎo)熱塑料測(cè)試結(jié)果及曲線(縱軸為溫度，橫軸為時(shí)間)：

8.結(jié)果分析

從以上測(cè)試結(jié)果可以看出，A19壓鑄鋁散熱器燈角溫度63.1℃，環(huán)境溫度27.1℃;TR-E101W Thertrans導(dǎo)熱塑散熱器燈角溫度62.4℃，環(huán)境溫度27.9℃。下面我們?cè)儆霉?⑺ 計(jì)算一下兩款散熱器的熱阻，壓鑄鋁散熱器的熱阻R1=(63.1—27.1)/(5×0.8)=9℃/W，Thertrans導(dǎo)熱塑料散熱器的熱R2=(62.4—27.9)/(5×0.8)=8.6 ℃/W(由于散熱器表面平均溫度很難測(cè)定，在此無法準(zhǔn)確計(jì)算散熱器的導(dǎo)熱熱阻和散熱熱阻)。通過以上分析可以說明，相同形狀的導(dǎo)熱塑Thertrans料散熱器與壓鑄鋁散熱器散熱效果可以做到相當(dāng)或略好。另外，從散熱器圖片可以看出壓鑄鋁散熱器因?yàn)楸旧聿唤^緣，需要另外增加絕緣塑料套，而導(dǎo)熱塑料散熱器因?yàn)楸旧斫^緣可以不用另外絕緣處理，因此更便于使用，也更安全。

六.LED散熱器的選型及設(shè)計(jì)要點(diǎn)介紹

要想設(shè)計(jì)或選擇一款合適的散熱器產(chǎn)品，不但要保證散熱器的外型美觀、易加工、價(jià)格低，更重要的是要滿足LED芯片的散熱要求，使LED工作溫度保持在規(guī)定的范圍內(nèi)。

首先我們了解一下影響LED燈結(jié)溫的因素。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)影響LED結(jié)溫的因素進(jìn)

行了如下歸納，供大家參考：

1.LED燈板——

LED燈功率：功率越大結(jié)溫越高

芯片發(fā)光效率：同樣功率，芯片發(fā)光效率越高，產(chǎn)熱越少，結(jié)溫越低

燈珠數(shù)量及分布：同樣功率，鋁基板越大，燈珠越多，分布越均勻，結(jié)溫越低

2.LED鋁基板與散熱器的連接(鋁基板與散熱器之間的熱阻)——

鋁板：鋁基板與散熱器直接相連比鋁基板加鋁板(如鋁基板太小，無法與散熱器直接相連，需外加鋁板)再與散熱器相連的LED結(jié)溫低;鋁板、鋁基板表面平整度越好一般結(jié)溫越低

連接方式：在機(jī)械連接情況下涂少量導(dǎo)熱硅脂，LED結(jié)溫一般要低

3.散熱器——散熱器熱阻越小LED結(jié)溫越低

4.環(huán)境溫度——環(huán)境溫度越低LED結(jié)溫也越低

從以上影響因素可以看出要想降低LED燈的結(jié)溫，首先要選擇合適的燈板，在功率一定的情況下，LED芯片發(fā)光效率越高，工作時(shí)產(chǎn)生的熱量越少，因此盡量選用發(fā)光效率高的芯片制作的燈板。在燈板和驅(qū)動(dòng)功率確定的情況下，除優(yōu)化連接方式外，影響LED結(jié)溫最主要的因素就是所選散熱器的熱阻大小，散熱器的熱阻越小，LED的結(jié)溫越低，燈具的使用壽命越長。關(guān)于散熱器熱阻的影響因素前文已經(jīng)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，用戶可以根據(jù)自己的實(shí)際要求并與散熱器廠家進(jìn)行溝通，應(yīng)用散熱器熱阻的知識(shí)經(jīng)過合理的分析及自身的經(jīng)驗(yàn)，最好建立一套合理的數(shù)理模型，選擇或設(shè)計(jì)出一款比較合適的LED散熱器產(chǎn)品。

第三篇：LED基礎(chǔ)知識(shí)大集合 (104)

本文由luguled貢獻(xiàn)

doc文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機(jī)查看。洗墻燈、推動(dòng) LED 洗墻燈、投光燈發(fā)展的戰(zhàn)略選擇

（信息提供：綠谷光電劉小姐）信息提供：綠谷光電劉小姐）節(jié)約能源和開發(fā)新能源已成為 21 世紀(jì)世界各國能源發(fā)展的基本選擇。我國是世界照明產(chǎn)品生產(chǎn)、消 費(fèi)和出口大國，照明用電占全國總發(fā)電量的 12%，并以每年 5%的速度增長。照明節(jié)電是我國解決電力短 缺矛盾和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)突破口，而照明領(lǐng)域節(jié)能最具有革命性的技術(shù)突破就是半導(dǎo)體(即 LED)照 明。

一、LED 照明正在引發(fā)電光源產(chǎn)品的一場(chǎng)革命 1879 年美國發(fā)明家愛迪生成功研制出第一只實(shí)用白熾燈，人類社會(huì)告別明火照明進(jìn)入電光源照明時(shí) 代，標(biāo)志著人類文明的一大進(jìn)步。在電光源照明產(chǎn)業(yè)百多年的發(fā)展進(jìn)程中，相繼輝煌了白熾燈、鎢絲燈和 熒光燈等三代電光源產(chǎn)品。那么 21 世紀(jì)的照明新光源是什么呢?科技界普遍認(rèn)為是半導(dǎo)體發(fā)光二極管(英文 全稱 LightEmittingDiode，縮寫“LED”，下同)，即第四代電光源產(chǎn)品。作為新型高效固體光源，LED 照明是以半導(dǎo)體芯片為材料，利用電子移動(dòng)來發(fā)光，直接把電能轉(zhuǎn)化為 光能，而非燈絲加燈泡的“老面孔”。所謂大功率 LED，則是指在電流為 350mA、電壓平均值在 3.4V 左 右、功率超過 1W 條件下工作的 LED。從產(chǎn)業(yè)鏈角度看，LED 照明產(chǎn)業(yè)分為上游、中游和下游。其中，LED 襯底材料、外延晶片、芯片等的制造是上游產(chǎn)業(yè)，LED 的封裝是中游產(chǎn)業(yè)，基于 LED 光源的燈具制 造是下游產(chǎn)業(yè)。顯然，上游產(chǎn)業(yè)是技術(shù)資本密集型產(chǎn)業(yè)，投資額度和工藝控制技術(shù)難度大;下游是勞動(dòng)密集 型 產(chǎn) 業(yè)，行 業(yè) 進(jìn) 入 門 檻 低;中 游 產(chǎn) 業(yè) 則 居 于 二 者 之 間。

作為光源，大功率 LED 優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在節(jié)能、壽命長、綠色環(huán)保等三個(gè)方面。LED 不依靠燈絲發(fā)熱獲取 光源，能量轉(zhuǎn)化效率高，理論上只有白熾燈能耗的 10%、熒光燈能耗的 50%，使用壽命卻 100 倍于傳統(tǒng)燈 泡。普通節(jié)能燈壽命在 5000 個(gè)小時(shí)以上，是白熾燈的 5 倍，而大功率 LED 光源壽命達(dá) 5 萬小時(shí)以上，幾

乎不存在維修成本(詳見附表 1)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2008 年我國的用電量達(dá) 3.43 萬億千瓦時(shí)，其中照明占 12%。若 LED 的發(fā)光效率繼續(xù)以目前速度提升且其應(yīng)用程度占到照明市場(chǎng)的 30%，則到 2020 年中國每年可節(jié)電 2000 多億千瓦時(shí)，按每度電 0.8 元折算，可節(jié)約 1600 億元;按現(xiàn)有電力能源結(jié)構(gòu)估算，相當(dāng)于減排 1.994 億噸二氧化碳。與傳統(tǒng)節(jié)能燈不同，LED 照明用的是冷光源，無需充氣，無需玻璃外殼，無需添加汞、鉛 等有害金屬物質(zhì)，且具顯色性好、無頻閃、光線柔和等特性，有助于改善少年兒童的近視問題，因而從生 產(chǎn)到使用直至報(bào)廢可謂全程無污染，被譽(yù)為“綠色照明”。專家和業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)將是 21 世紀(jì)最大、最活躍的高科技產(chǎn)業(yè)之一，在經(jīng)濟(jì)競爭及國家安全方面具有極其重要的意義。并預(yù)言：大功率 LED 照明正在世界范圍內(nèi)引發(fā)電光源產(chǎn)品的一場(chǎng)革命，將成為人類照明史上的又一次飛躍。

LED 照明符合節(jié)能減排、綠色環(huán)保、安全、可持續(xù)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，是當(dāng)今世界上最先進(jìn)的照明技術(shù)。作為 21 世紀(jì)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，LED 照明產(chǎn)業(yè)已引起世界各國，尤其是歐美發(fā)達(dá)國家產(chǎn)業(yè)界和政府的高度 重視。近年來，美國的 GE、荷蘭的 PHILIP、德國的 OSRAM 和日本的日亞化工(號(hào)稱國際 LED 照明領(lǐng)域 的“四大龍頭企業(yè)”)等國際著名的電光源公司都投入巨資研發(fā) LED 照明技術(shù)并將其產(chǎn)業(yè)化。美國、日本、韓國和歐盟等相繼推出了國家 LED 照明計(jì)劃，以搶奪技術(shù)與產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)。我國于 2003 年 6 月也成立了 “國 家半導(dǎo)體照明工程協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組”，國務(wù)院批復(fù)了科技部會(huì)同有關(guān)部門組織實(shí)施“國家半導(dǎo)體照明工程”?？梢詧?jiān)信，我國政府推出的各項(xiàng)相關(guān)建設(shè)規(guī)劃及鼓勵(lì)措施，勢(shì)必惠及 LED 照明行業(yè)，也將會(huì)對(duì) LED 照明 產(chǎn)品的民用化起到積極的推動(dòng)作用。

第四篇：LED戶外廣告牌基礎(chǔ)知識(shí)

LED

戶外廣告牌基礎(chǔ)知識(shí)

LED屏幕(戶外廣告牌，顯示屏)按應(yīng)用場(chǎng)所不同，大致可以分外戶外廣告牌和室外屏幕兩類。由于LED戶外廣告牌的應(yīng)用環(huán)境不同于室內(nèi)屏幕，并且環(huán)境條件比較惡劣，自然對(duì)LED的發(fā)光材料和箱體有著較高的要求。一般來說戶外廣告牌的LED須采用超高亮發(fā)光材料，亮高度（UHB）是指發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到或超過100mcd的LED，又稱坎德拉（cd）級(jí)LED。高亮度A1GaInP和InGaN LED的研制進(jìn)展十分迅速，現(xiàn)已達(dá)到常規(guī)材料GaA1As、GaAsP、GaP不可能達(dá)到的性能水準(zhǔn)。

目前，彩色顯示所需的三基色紅、綠、藍(lán)以及橙、黃多種顏色的LED都達(dá)到了坎德拉級(jí)的發(fā)光強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了超高亮度化、全色化，使發(fā)光管的戶外全色顯示成為現(xiàn)實(shí)。發(fā)光亮度已高于1000mcd，可滿足室外全天候、全色顯示的需要，用LED彩色大屏幕可以表現(xiàn)天空和海洋，實(shí)現(xiàn)3D動(dòng)畫。新一代紅綠、藍(lán)超高亮度LED 達(dá)到了前所未有的性能。

戶外廣告牌像素目前均由紅/綠/藍(lán)三種原色(基色)的許多單管LED構(gòu)成，常用成品有像素筒和像素模組兩種結(jié)構(gòu)。像素尺寸多為12-26毫米，像素組成：單色以2R/3R/4R、偽彩以1R2YG/1R3YG/1R4YG、真彩以2R1G1B等組成形式居多。

一、戶外廣告牌系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)原則

1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

2.亮度與配色依據(jù)

3.可靠性設(shè)計(jì)原則

4.安全性設(shè)計(jì)原則

5.易管理及可操作性設(shè)計(jì)原則

二、屏體安裝方式

墻掛式：即顯示幕背靠墻面，并固定在墻面上。此方式為常見方式，而且較易實(shí)現(xiàn)。

坐立式：即顯示幕坐立在平臺(tái)上。此方式最易實(shí)現(xiàn)，在條件許可的場(chǎng)合應(yīng)優(yōu)先采用這種安裝方式。

鑲嵌式：即顯示幕鑲嵌在一個(gè)墻框內(nèi)。此方式不多見，如果墻面凹陷深度不夠，須考慮其維護(hù)性。

側(cè)掛式：即顯示幕兩側(cè)受力，側(cè)掛在兩建筑物或立柱之間。此方式常用于空曠場(chǎng)地的屏體懸掛，兩立柱依據(jù)屏體的懸掛要求搭建。

三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、材料選擇

采用角鋼作為屏體框架的主要材料，進(jìn)行防腐、耐火處理。

2、箱體結(jié)構(gòu)

采用大箱體結(jié)構(gòu)，箱體材料進(jìn)行打磨、鍍鋅、噴塑處理、具有防水/耐腐蝕功能。箱體具有厚度薄、重量輕、強(qiáng)度高，采用定位柱技術(shù)保證安裝精度等特點(diǎn)。

3、框架結(jié)構(gòu)

由于采用標(biāo)準(zhǔn)的箱體結(jié)構(gòu)，使得屏體框架結(jié)構(gòu)簡單，定位精度及屏體的安裝工藝容易控制，保證了整屏的平整度。

4、聯(lián)接結(jié)構(gòu)

采用焊接和連接件并用的聯(lián)接方式，簡單易行，可以確保聯(lián)接強(qiáng)度，同時(shí)提高屏體的安裝效率。

四、系統(tǒng)防護(hù)功能設(shè)計(jì)

1、安全配電系統(tǒng)

a.上電系統(tǒng) b.防靜電設(shè)計(jì) c.防雷設(shè)計(jì)

2、屏體結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)

a.防風(fēng)設(shè)計(jì) b.防震設(shè)計(jì) c.防水設(shè)計(jì) d.防潮/防結(jié)露設(shè)計(jì) e.防塵設(shè)計(jì)

f.防氧化/防腐蝕設(shè)計(jì)

3、溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

A.屏體的散熱系統(tǒng)及防高溫設(shè)計(jì)

a.優(yōu)良的驅(qū)動(dòng)器選擇 b.完善的工藝設(shè)計(jì) c.完備的系統(tǒng)防護(hù)設(shè)備 d.先進(jìn)的系統(tǒng)防護(hù)技術(shù)：即“動(dòng)態(tài)散熱”技術(shù)，密封式對(duì)流散熱，空調(diào)冷卻式內(nèi)部對(duì)流散熱

B.屏體的防低溫設(shè)計(jì)

第五篇：LED封裝材料基礎(chǔ)知識(shí)(精)

LED 封裝材料基礎(chǔ)知識(shí)

LED 封裝材料主要有環(huán)氧樹脂，聚碳酸脂，聚甲基丙烯酸甲脂，玻璃，有機(jī)硅材料等高透明材料。其中聚碳酸脂，聚甲基丙烯酸甲脂，玻璃等用作外層透鏡材料；環(huán)氧樹脂，改性環(huán)氧樹脂，有機(jī)硅材料等，主要作為封裝材料，亦可作為透鏡材料。而高性能有機(jī)硅材料將成為高端LED 封裝材料的封裝方向之一。下面將主要介紹有機(jī)硅封裝材料。

提高LED 封裝材料折射率可有效減少折射率物理屏障帶來的光子損失，提高光量子效率，封裝材料的折射率是一個(gè)重要指標(biāo)，越高越好。提高折射率可采用向封裝材料中引入硫元素，引入形式多為硫醚鍵、硫脂鍵等，以環(huán)硫形式將硫元素引入聚合物單體，并以環(huán)硫基團(tuán)為反應(yīng)基團(tuán)進(jìn)行聚合則是一種較新的方法。最新的研發(fā)動(dòng)態(tài)，也有將納米無機(jī)材料與聚合物體系復(fù)合制備封裝材料，還有將金屬絡(luò)合物引入到封裝材料，折射率可以達(dá)到1.6-1.8，甚至2.0，這樣不僅可以提高折射率和耐紫外輻射性，還可提高封裝材料的綜合性能。

一、膠水基礎(chǔ)特性

1.1有機(jī)硅化合物--聚硅氧烷簡介

有機(jī)硅封裝材料主要成分是有機(jī)硅化合物。有機(jī)硅化合物是指含有Si-O 鍵、且至少有一個(gè)有機(jī)基是直接與硅原子相連的化合物，習(xí)慣上也常把那些通過氧、硫、氮等使有機(jī)基與硅原子相連接的化合物也當(dāng)作有機(jī)硅化合物。其中，以硅氧鍵（-Si-0-Si-）為骨架組成的聚硅氧烷，是有機(jī)硅化合物中為數(shù)最多，研究最深、應(yīng)用最廣的一類，約占總用量的90%以上。

1.1.1結(jié)構(gòu)

其結(jié)構(gòu)是一類以重復(fù)的Si-O 鍵為主鏈，硅原子上直接連接有機(jī)基團(tuán)的聚合物，其通式為R ’---（Si R R ’---O）n---R ”，其中，R、R ’、R ”代表基團(tuán)，如甲基，苯基，羥基，H，乙烯基等；n

為重復(fù)的Si-O 鍵個(gè)數(shù)（n 不小于2）。有機(jī)硅材料結(jié)構(gòu)的獨(dú)特性：

（1）Si原子上充足的基團(tuán)將高能量的聚硅氧烷主鏈屏蔽起來；（2）C-H無極性，使分子間相互作用力十分微弱；（3）Si-O鍵長較長，Si-O-Si 鍵鍵角大。

（4）Si-O鍵是具有50％離子鍵特征的共價(jià)鍵（共價(jià)鍵具有方向性，離子鍵無方向性）。

1.1.2性能

由于有機(jī)硅獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，兼?zhèn)淞藷o機(jī)材料與有機(jī)材料的性能，具有表面張力低、粘溫系數(shù)小、壓縮性高、氣體滲透性高等基本性質(zhì)，并具有耐高低溫、電氣絕緣、耐氧化穩(wěn)定性、耐候性、難燃、憎水、耐腐蝕、無毒無味以及生理惰性等優(yōu)異特性。

耐溫特性：有機(jī)硅產(chǎn)品是以硅－氧（Si －O）鍵為主鏈結(jié)構(gòu)的，C －C 鍵的鍵能為347kJ/mol，Si －O 鍵的鍵能在有機(jī)硅中為462kJ/mol，所以有機(jī)硅產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性高，高溫下（或輻射照射）分子的化學(xué)鍵不斷裂、不分解。有機(jī)硅不但可耐高溫，而且也耐低溫，可在一個(gè)很寬的溫度范圍內(nèi)使用。無論是化學(xué)性能還是物理機(jī)械性能，隨溫度的變化都很小。

耐候性：有機(jī)硅產(chǎn)品的主鏈為－Si －O －，無雙鍵存在，因此不易被紫外光和臭氧所分解。有機(jī)硅具有比其他高分子材料更好的熱穩(wěn)定性以及耐輻照和耐候能力。有機(jī)硅中自然環(huán)境下的使用壽命可達(dá)幾十年。

電氣絕緣性能：有機(jī)硅產(chǎn)品都具有良好的電絕緣性能，其介電損耗、耐電壓、耐電弧、耐電暈、體積電阻系數(shù)和表面電阻系數(shù)等均在絕緣材料中名列前茅，而且

它們的電氣性能受溫度和頻率的影響很小。因此，它們是一種穩(wěn)定的電絕緣材料，被廣泛應(yīng)用于電子、電氣工業(yè)上。有機(jī)硅除了具有優(yōu)良的

耐熱性外，還具有優(yōu)異的拒水性，這是電氣設(shè)備在濕態(tài)條件下使用具有高可靠性的保障。

生理惰性：聚硅氧烷類化合物是已知的最無活性的化合物中的一種。它們十分耐生物老化，與動(dòng)物體無排異反應(yīng)，并具有較好的抗凝血性能。

低表面張力和低表面能：有機(jī)硅的主鏈?zhǔn)秩犴槪浞肿娱g的作用力比碳?xì)浠衔镆醯枚?，因此，比同分子量的碳?xì)浠衔镎扯鹊?，表面張力弱，表面能小，成膜能力?qiáng)。這種低表面張力和低表面能是它獲得多方面應(yīng)用的主要原因：疏水、消泡、泡沫穩(wěn)定、防粘、潤滑、上光等各項(xiàng)優(yōu)異性能。

1.1.3有機(jī)硅化合物的用途

由于有機(jī)硅具有上述這些優(yōu)異的性能，因此它的應(yīng)用范圍非常廣泛。它不僅作為航空、尖端技術(shù)、軍事技術(shù)部門的特種材料使用，而且也用于國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)，其應(yīng)用范圍已擴(kuò)到：建筑、電子電氣、半導(dǎo)體、紡織、汽車、機(jī)械、皮革造紙、化工輕工、金屬和油漆、醫(yī)藥醫(yī)療等行業(yè)。

其中有機(jī)硅主要起到密封、粘合、潤滑、絕緣、脫模、消泡、抑泡、防水、防潮、惰性填充等功能。隨著有機(jī)硅數(shù)量和品種的持續(xù)增長，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，形成化工新材料界獨(dú)樹一幟的重要產(chǎn)品體系，許多品種是其他化學(xué)品無法替代而又必不可少的。

1.2 LED封裝用有機(jī)硅材料特性簡介

LED 封裝用有機(jī)硅材料的要求：光學(xué)應(yīng)用材料具有透光率高，熱穩(wěn)定性好，應(yīng)力小，吸濕性低等特殊要求，一般甲基類型的硅樹脂25℃時(shí)折射率為1.41左右，而苯基類型的硅樹脂折射率要高，可以做到1.54以上，450 nm 波長的透光率

要求大于95％。在固化前有適當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)性，成形好；固化后透明、硬度、強(qiáng)度高，在高濕環(huán)境下加熱后能保持透明性。

主要技術(shù)指標(biāo)有：折射率、粘度、透光率、無機(jī)離子含量、固化后硬度、線性膨脹系數(shù)等等。

1.2.1 材料光學(xué)透過率特性

石英玻璃、硅樹脂和環(huán)氧樹脂的透過率如圖1 所示。硅樹脂和環(huán)氧樹脂先注入模具, 高溫固化后脫模, 形成厚度均勻?yàn)? mm 的樣品?？梢钥吹? 環(huán)氧樹脂在可見光范圍具有很高的透過率, 某些波長的透過率甚至超過了95% , 但環(huán)氧樹脂在紫外光范圍的吸收損耗較大, 波長小于380 nm 時(shí), 透過率迅速下降。硅樹脂在可見光范圍透過率接近92%, 在紫外光范圍內(nèi)要稍低一些, 但在320 nm時(shí)仍然高于88%, 表現(xiàn)出很好的紫外光透射性質(zhì);石英玻璃在可見光和紫外

光范圍的透過率都接近95%, 是所有材料里面紫外光透過率最高的。對(duì)于紫外LED 封裝, 石英玻璃具有最高的透過率, 有機(jī)硅樹脂次之, 環(huán)氧樹脂較差。然而盡管石英玻璃紫外光透過率高, 但是其熱加工溫度高, 并不適用于LED 芯區(qū)的密封, 因此在LED 封裝工藝中石英玻璃一般僅作為透鏡材料使用。由于石英玻璃的耐紫外光輻射和耐熱性能已經(jīng)有很多報(bào)道 , 僅對(duì)常用于密封LED 芯區(qū)的環(huán)氧樹脂和有機(jī)硅樹脂的耐紫外光輻射和耐熱性能進(jìn)行研究。

1.2.2耐紫外光特性

研究了環(huán)氧樹脂A 和B 以及有機(jī)硅樹脂A 和B 在封裝波長為395 nm和375 nm 的LED 芯片時(shí)的老化情況, 如圖2所示。實(shí)驗(yàn)中, 每個(gè)LED 的樹脂涂層厚度均為2 mm?？梢钥吹? 環(huán)氧樹脂材料耐紫外光輻射性能都較差, 連續(xù)工作時(shí), 紫外LED 輸出光功率迅速衰減, 100 h 后輸出光功率均下降到初始的50% 以下;200 h 后, LED 的輸出光功率已經(jīng)非常微弱。對(duì)于脂環(huán)族的環(huán)氧樹脂B, 在375 nm 的紫外光照射下衰減比395 nm時(shí)要快, 說明對(duì)紫外光波長較為敏感, 由于375 nm的紫外光光子能量較大, 破壞也更為嚴(yán)重。雙酚類的環(huán)氧樹脂A 在375 nm 和395 nm 的紫外光

照射下都迅速衰減, 衰減速度基本一致。盡管雙酚類的環(huán)氧樹脂A 在375 nm 和395 nm 時(shí)的光透過率要略高于脂環(huán)族類的環(huán)氧樹脂B, 但是由于環(huán)氧樹脂A 含有苯環(huán)結(jié)構(gòu), 因此在紫外光持續(xù)照射時(shí), 衰減要比環(huán)氧樹脂B 要快。

盡管雙酚類的環(huán)氧樹脂A 在375 nm和395 nm時(shí)的光透過率要略高于脂環(huán)族類的環(huán)氧樹脂B, 但

是由于環(huán)氧樹脂A 含有苯環(huán)結(jié)構(gòu), 因此在紫外光持續(xù)照射時(shí), 衰減要比環(huán)氧樹脂B 要快。測(cè)量老化前后LED 芯片的光功率, 發(fā)現(xiàn)老化后LED 的光功率基本上沒有衰減。這說明, 光功率的衰減主要是由紫外光對(duì)環(huán)氧樹脂的破壞引起的。環(huán)氧樹脂是高分子材料, 在紫外線的照射下, 高分子吸收紫外光子, 紫外光子光子能量較大, 能夠打開高分子間的鍵鏈。因此, 在持續(xù)的紫外光照射下, 環(huán)氧樹脂的主鏈慢慢被破壞, 導(dǎo)致主鏈降解, 發(fā)生了光降解反應(yīng), 性質(zhì)發(fā)生了變化。實(shí)驗(yàn)表明, 環(huán)氧樹脂不適合用于波長小于380 nm的紫外LED 芯片的封裝。相對(duì)環(huán)氧樹脂, 硅樹脂表現(xiàn)出了良好的耐紫外光特性。經(jīng)過近1 500 h 老化后, LED 輸出光功率雖然有不同程度的衰減, 但是仍維持在85%以上, 衰減低于15%。這可能與硅樹脂和環(huán)氧樹脂間的結(jié)構(gòu)差異有關(guān)。硅樹脂的主要結(jié)構(gòu)包括Si 和O, 主鏈Si-O-Si 是無機(jī)的, 而且具有較高的鍵能;而環(huán)氧樹脂的主鏈主要是C-C 或C-O, 鍵能低于Si-O。由于鍵能較高, 硅樹脂的性能相對(duì)要穩(wěn)定。因此, 硅樹脂具有良好的耐紫外光特性。

1.2.3 耐熱性

LED 封裝對(duì)材料的耐熱性提出了更高的要求。從圖3可以看出, 環(huán)氧樹脂和硅樹脂具有較好的承受紫外光輻照的能力。因此, 對(duì)其熱穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。圖3 表示這兩種材料在高溫老化后mm-1厚度時(shí)透過率隨時(shí)間的變化情況?？梢钥吹? 環(huán)氧樹脂的耐熱性較差, 經(jīng)過連續(xù)6天 的高溫老化后, 各個(gè)波長的透過率都發(fā)生了較大的衰減, 紫外光范圍的衰減尤其嚴(yán)重, 環(huán)氧樹脂樣品顏色從最初的清澈透明變成了黃褐色。

硅樹脂表現(xiàn)出了優(yōu)異的耐熱性能。在150 e 的高溫環(huán)境下, 經(jīng)過14 days 的老化后, 可見光范圍的樣品mm-1厚度時(shí)透過率只有稍微的衰減, 在紫外光范圍也僅有

少量的衰減, 顏色仍然保持著最初的清澈透明。與環(huán)氧樹脂不同, 硅樹脂以Si-O-Si 鍵為主鏈, 由于Si-O 鍵具有較高的鍵能和離子化傾向, 因此具有優(yōu)良的耐熱性。

1.2.4光衰特性

傳統(tǒng)封裝的超高亮度白光L ED ,配粉膠一般采用環(huán)氧樹脂或有機(jī)硅材料。如圖4所示, 分別用環(huán)氧樹

脂和有機(jī)硅材料配粉進(jìn)行光衰實(shí)驗(yàn)的結(jié)果?？梢钥闯? 用有機(jī)硅材料配粉的白光L ED 的壽命明顯比環(huán)氧樹脂的長很多。原因之一是用有機(jī)硅材料和環(huán)氧樹脂配粉的封裝工藝不一樣, 有機(jī)硅材料烘烤溫度較低, 時(shí)間較短, 對(duì)芯片的損傷也小;另外, 有機(jī)硅材料比環(huán)氧樹脂更具有彈性, 更能對(duì)芯片起到保護(hù)作用。

1.2.5 苯基含量的影響

提高LED 封裝材料折射率可有效減少折射率物理屏障帶來的光子損失，提高光量子效率，封裝材料的折射率是一個(gè)重要指標(biāo)，越高越好。硅樹脂中苯基含量越大，就越硬，折射率越高（合成的幾乎全苯基的硅樹脂折射率可達(dá)1.57），但因熱塑性太大，無實(shí)際使用價(jià)值，苯基含量一般以20%~50%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為宜。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)苯基含量為40%時(shí)（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）硅樹脂的折射率約1.51，苯基含量為50%時(shí)硅樹脂的折射率大于1.54，如圖5所示。所合成的都是高苯基硅樹脂，苯基含量都在45%以上，其折射率都在1.53以上，其中一些可以達(dá)到1.54以上。

1.3有機(jī)硅封裝材料應(yīng)用原理及分析

有機(jī)硅封裝材料一般是雙組分無色透明的液體狀物質(zhì)，使用時(shí)按A ：B=1：1的比例稱量準(zhǔn)確，使用專用設(shè)備行星式重力攪拌機(jī)攪拌，混合均勻，脫除氣泡即可用于點(diǎn)膠封裝，然后將封裝后的部件按產(chǎn)品要求加熱固化即可。

有機(jī)硅封裝材料的固化原理一般是以含乙烯基的硅樹脂做基礎(chǔ)聚合物，含SiH 基硅烷低聚物作交聯(lián)劑，鉑配合物作催化劑配成封裝料，利用有機(jī)硅聚合物的Si —CH ＝CH 2與Si —H 在催化劑的作用下，發(fā)生硅氫化加成反應(yīng)而交聯(lián)固化。我

們可以用儀器設(shè)備來分析表征一些技術(shù)指標(biāo)有如折射率、粘度、透光率、無機(jī)離子含量、固化后硬度、線性膨脹系數(shù)等等。

1.3.1 紅外光譜分析

有機(jī)硅聚合物的Si —CH ＝CH 2與Si —H 在催化劑的作用下，發(fā)生硅氫化加成反應(yīng)而交聯(lián)。隨著反

應(yīng)的進(jìn)行，乙烯基含量和硅氫基的濃度會(huì)逐漸減少，直到穩(wěn)定于一定的量，甚至消失。

可采用紅外光譜儀測(cè)量其固化前后不同階段的乙烯基和硅氫基的紅外光譜吸收變化情況[2]。我們只列舉合成的高苯基乙烯基氫基硅樹脂固化前和固化后的紅外光譜為例：如圖6所示，固化前：3071，3050 cm －1是苯環(huán)和CH 2=CH-不飽和氫的伸縮振動(dòng)，2960 cm－1是－CH 3的C-H 伸縮振動(dòng)，2130 cm－1是Si —H 的吸收峰，1590 cm －1是—CH ＝CH2不飽和碳的吸收峰，1488 cm －1是苯環(huán)的骨架振動(dòng)，1430，1120 cm －1 是Si －Ph 的吸收峰，1250 cm －1是Si －CH 3的吸收峰，1060 cm －1是Si-O-Si 的吸收峰；固化后：2130 cm －1處的Si —H 的吸收峰和1590 cm－1處的—CH ＝CH2不飽和碳的吸收峰均消失。

1.3.2 熱失重分析

有機(jī)硅主鏈si-0-si 屬于“無機(jī)結(jié)構(gòu)”，si-0鍵的鍵能為462kJ/mol，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于C-C 鍵的鍵能347kJ/mol，單純的熱運(yùn)動(dòng)很難使si-0鍵均裂，因而有機(jī)硅聚合物具有良好的熱穩(wěn)定性，同時(shí)對(duì)所連烴基起到了屏蔽作用，提高了氧化穩(wěn)定性。有機(jī)硅聚合物在燃燒時(shí)會(huì)生成不燃的二氧化硅灰燼而自熄。為了分析封裝材料的耐熱性，及硅樹脂對(duì)體系耐熱性的影響，我們進(jìn)行了熱失重分析，如圖7圖8所示，樣品起始分

解溫度大約在400℃，800℃的殘留量在65％以上。封裝材料在400℃范圍內(nèi)不降解耐熱性好，非常適用于大功率LED 器件的封裝。

1.3.3 DSC分析

我們采用DSC（差示熱量掃描法）分析了硅樹脂固化后的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg。一般，Tg 的大小取決于分子鏈的柔性及化學(xué)結(jié)構(gòu)中的自由體積，即交聯(lián)密度，Tg 隨交聯(lián)密度的增加而升高，可以提供一個(gè)表征固化程度的參數(shù)。我們采用DSC 分析了所制備的凝膠體、彈性體、樹脂體的Tg，如表1所示，顯然隨著凝膠體、彈性體、樹脂體的交聯(lián)密度的增加，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg 升高。同樣也列舉合成的高苯基乙烯基氫基硅樹脂固化后的差示熱量掃描分析圖譜，如圖9所示，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg 約72℃。封裝應(yīng)用應(yīng)根據(jù)封裝實(shí)際的需求，選用不同的形態(tài)。

表1 有機(jī)硅樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg

圖9 高苯基乙烯基氫基硅樹脂DSC 分析圖譜 1.4有機(jī)硅封裝材料的分類及與國外同類產(chǎn)品的對(duì)比

為了提高LED 產(chǎn)品封裝的取光效率，必須提高封裝材料的折射率，以提高產(chǎn)品的臨界角，從而提高產(chǎn)品的封裝取光效率。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，比起熒光膠和外封膠折射率都為1.4時(shí)，當(dāng)熒光膠的折射率比外封膠高時(shí)，能顯著提高LED 產(chǎn)品的出光效率，提升LED 產(chǎn)品光通量。目前業(yè)內(nèi)的混熒光粉膠折射率一般為1.5左右，外封膠的折射率一般為1.4左右，故大功率白光LED 灌封膠應(yīng)選取透光率高（可見光透光率大于99%）、折射率高（1.4-1.5）、耐熱性較好（能耐受200℃的高溫）的雙組分有機(jī)硅封裝材料

LED 有機(jī)硅封裝材料，固化后按彈性模量劃分，可分為凝膠體，彈性體及樹脂等三大類；按折射率劃分，可分為標(biāo)準(zhǔn)折射率型與高折射率兩大類，見表2：

表2 LED有機(jī)硅封裝材料的分類

與國外同類產(chǎn)品進(jìn)行了對(duì)比，其參數(shù)如表3表4所示，可知各項(xiàng)性能參數(shù)較接近，經(jīng)部分客戶試用反映良好。

表3自制低折色率產(chǎn)品與國外同類產(chǎn)品的比較

表4自制高折色率產(chǎn)品與國外同類產(chǎn)品的比較

針對(duì)LED 封裝行業(yè)的不同部位的具體要求開發(fā)五個(gè)應(yīng)用系列的有機(jī)硅材料，不同的封裝要求，在封裝材料的粘度，固化條件，固化后的硬度（或彈性），外觀，折光率等方面有差異。具體分類介紹如下：

1.4.1混熒光粉有機(jī)硅系列

傳統(tǒng)封裝的超高亮度白光L ED ,配粉膠一般采用環(huán)氧樹脂或有機(jī)硅材料。如圖9所示, 分別用環(huán)氧樹脂和有機(jī)硅材料配粉進(jìn)行光衰實(shí)驗(yàn)的結(jié)果?？梢钥闯? 用有機(jī)硅材料配粉的白光L ED 的壽命明顯比環(huán)氧樹脂的長很多。原因之一是用有機(jī)硅材料和環(huán)氧樹脂配粉的封裝工藝不一樣, 有機(jī)硅材料烘烤溫度較低, 時(shí)間較短, 對(duì)芯片的損傷也小;另外, 有機(jī)硅材料比環(huán)氧樹脂更具有彈性, 更能對(duì)芯片起到保護(hù)作用。

1.4.2 MODING封裝材料有機(jī)硅系列

1.4.3TOP 貼片封裝材料有機(jī)硅系列

1.4.4透鏡填充有機(jī)硅系列

1.4.5集成大功率LED 有機(jī)硅系列

二、膠水與其它材料之間的關(guān)聯(lián)性（含固晶膠）

有機(jī)硅材料對(duì)其他材料沒有腐蝕性，但某些材料會(huì)影響封裝材料的固化。固晶膠一般為環(huán)氧樹脂材料，它的固化劑種類很多，如果其中含有N，P，S 等元素，會(huì)導(dǎo)致封裝材料與固晶膠接觸部分不固化。如果對(duì)某一種基材或材料是否會(huì)抑制固化存在疑問，建議先做一個(gè)相容性實(shí)驗(yàn)來測(cè)試某一種特定應(yīng)用的合適性。如果在有疑問的基材和固化了的彈性體材料界面之間存在未固化的封裝料，說明不相容，會(huì)抑制固化。

這些最值得注意的物質(zhì)包括：

1、有機(jī)錫和其它有機(jī)金屬化合物

2、硫、聚硫化物、聚砜類物或其它含硫物品

3、胺、聚氨酯橡膠或者含氨的物品

4、亞磷或者含亞磷的物品

5、某些助焊劑殘留物

有機(jī)硅封裝材料有很好的耐濕氣，耐水性及耐油性，但對(duì)濃硫酸，濃硝酸等強(qiáng)酸，氨水，氫氧化鈉等強(qiáng)堿，以及甲苯等芳香烴溶劑的抵抗能力差。下表定性的列出有機(jī)硅封裝材料耐化學(xué)品性。

有機(jī)硅封裝材料耐化學(xué)品性表

三、膠水的應(yīng)用與風(fēng)險(xiǎn)防范 3.1使用：

A、B 兩組分1：1稱量，用行星式重力攪拌機(jī)（自公轉(zhuǎn)攪拌脫泡機(jī)）攪拌均勻即可點(diǎn)膠?；蛘咴谝欢囟认?，于10mmHg 的真空度下脫除氣泡即可使用。建議在干燥無塵環(huán)境中操作生產(chǎn)。

3.2注意事項(xiàng)

A、有機(jī)硅封裝材料在稱量，混合，轉(zhuǎn)移，點(diǎn)膠，封裝，固化過程中使用專用設(shè)備，避免與其他物質(zhì)混雜帶來不確定的影響。

B、某些材料、化學(xué)制劑、固化劑和增塑劑可以抑制彈性體材料的固化。這些最值得注意的物質(zhì)包括： B-

1、有機(jī)錫和其它有機(jī)金屬化合物

B-

2、硫、聚硫化物、聚砜類物或其它含硫物品 B-

3、胺、聚氨酯橡膠或者含氨的物品 B-

4、亞磷或者含亞磷的物品 B-

5、某些助焊劑殘留物

如果對(duì)某一種基材或材料是否會(huì)抑制固化存在疑問，建議先做一個(gè)相容性實(shí)驗(yàn)來測(cè)試某一種特定應(yīng)用的合適性。如果在有疑問的基材和固化了的彈性體材料界面之間存在未固化的封裝料，說明不相容，會(huì)抑制固化。

C、在使用封裝材料時(shí)避免進(jìn)入口眼等部位；接觸封裝材料后進(jìn)食前需要清洗手；封裝材料不會(huì)腐蝕皮膚，因個(gè)人的生理特征有差異，如果感覺不適應(yīng)暫停相關(guān)工作或就醫(yī)。

D、在LED 生產(chǎn)中很可能會(huì)產(chǎn)生的問題是芯片封裝時(shí)，杯內(nèi)汽泡占有很大的不良比重，但是產(chǎn)品在制作過程中如果汽泡問題沒有得到很好的解決或防治，就會(huì)造成產(chǎn)品衰減加快的一個(gè)因素。影響氣泡產(chǎn)生的因素比較多, 但是多做一些工程評(píng)估，即可逐步解決。一般情況下，工藝成熟后，氣泡的不良比重不會(huì)太高。以下是相關(guān)因素：

（1）環(huán)境的溫度和濕度對(duì)氣泡產(chǎn)生有較大的影響。（2）模條的溫度也是產(chǎn)生氣泡的一個(gè)因素。（3）氣泡的產(chǎn)生與工藝的調(diào)整有很大關(guān)系。

例如，有些工廠沒有抽真空也沒有氣泡，而有些即使抽了真空也有氣泡，從這一點(diǎn)看不是抽不抽真空的問題，而是操作速度的快慢、熟練程度的問題。同時(shí)與環(huán)境溫度也是分不開的。環(huán)境溫度變化了，可以采取相應(yīng)的措施加以控制。若常溫是15℃，如讓膠水的溫度達(dá)到60℃，這樣做杯內(nèi)氣泡就不會(huì)出現(xiàn)。同時(shí)要注意很多細(xì)節(jié)問題，如在滾筒預(yù)沾膠時(shí)產(chǎn)生微小氣泡，肉眼和細(xì)微鏡下看不到，但一進(jìn)入烤箱體內(nèi)，熱脹氣泡擴(kuò)漲。如果此時(shí)溫度太高，氣體還沒有躍出就固化所以產(chǎn)生氣泡現(xiàn)象。LED 表面有氣泡但沒破，此為打膠時(shí)產(chǎn)生氣泡。LED 表面有氣泡已破，原因是溫度太高。手工預(yù)灌膠前，支架必須預(yù)熱。預(yù)熱預(yù)灌的AB 組分進(jìn)行2小時(shí)調(diào)換一次。只要你保持AB 料、支架都是熱的，氣泡問題不難解。因?yàn)锳B 組分冷時(shí)流動(dòng)性差, 遇到冷支架容易把氣泡帶入。操作時(shí)要注意以下問題：

（1）操作人員的操作技巧不熟練（整條里面有一邊出現(xiàn)氣泡）；（2）點(diǎn)膠機(jī)的快慢和膠量沒有控制好（很容易出現(xiàn)氣泡的地方）；（3）機(jī)器是否清潔（此點(diǎn)不一定會(huì)引起氣泡，但很容易產(chǎn)生類似冰塊一樣的東西，尤其是環(huán)已酮）；

（4）往支架點(diǎn)膠時(shí)，速度不能快，太快帶入的空氣將難以排出；

（5）膠要常換、膠筒清洗干凈，一次混膠量不能太多，A，B 組分混合就會(huì)開始反應(yīng)，時(shí)間越長膠越稠，氣泡越難排出；

E、大多數(shù)封裝客戶都發(fā)現(xiàn)做好的產(chǎn)品在初期做點(diǎn)亮測(cè)試?yán)匣蠖加胁诲e(cuò)的表現(xiàn)，但是隨著時(shí)間的推移，明明在抽檢都不錯(cuò)的產(chǎn)品，到了應(yīng)用客戶開始應(yīng)用的時(shí)候或者不久之后，就發(fā)現(xiàn)有膠層和PPA 支架剝離、LED 變色（鍍銀層變黃發(fā)黑）的情況發(fā)生。那這到底是什么原因引起的？是在制程的過程中工藝把握不好導(dǎo)

致封裝膠固化不好嗎？當(dāng)然有可能，但是隨著客戶工藝的不斷成熟，這種情況發(fā)生的機(jī)率會(huì)越來越少。有以下因素供大家參考；

（1）PPA 與支架剝離的原因是：PPA 中所添加的二氧化鈦因晶片所發(fā)出的藍(lán)光造成其引起的光觸媒作用、PPA 本身慢慢老化所造成的，硅膠本身沒老化的情況下，由于PPA 老化也會(huì)導(dǎo)致剝離想象的發(fā)生；二氧化鈦吸收太陽光或照明光中的紫外線，產(chǎn)生光觸媒作用，會(huì)產(chǎn)生分解力與親水性的能力。特別具有分解有機(jī)物的能力。

（2 以LED 變色問題為例、現(xiàn)階段大致分三類： ？硫磺造成鍍銀層生硫化銀而變色 ？鹵素造成鍍銀層生鹵化銀而變色 ？鍍銀層附近存在無機(jī)碳。

? 有機(jī)硅封裝材料、固晶材料并不含有S 化合物、鹵素化合物, 硫化及鹵化物的發(fā)生取決于使用的環(huán)境。

? 無機(jī)碳的存在為環(huán)氧樹脂等的有機(jī)物因熱及光的分解后的殘?jiān)?。在鍍銀層以環(huán)氧等固晶膠作為藍(lán)光晶片接合的場(chǎng)合頻繁發(fā)生。

?有機(jī)硅封裝材料即使被熱及光分解也不會(huì)變成黑色的碳。

? 若是沒有使用環(huán)氧等的有幾物的場(chǎng)合有發(fā)現(xiàn)無機(jī)碳存在的話有可能是由外部所帶入。

? 上述的3種變色現(xiàn)象是因藍(lán)光、鍍銀、氧氣及濕氣使其加速催化所造成 綜上所述，我們發(fā)現(xiàn)，以上的主要原因是由于有氧氣，濕氣侵入到LED 內(nèi)部以及有無機(jī)碳的存在

而帶來的一系列的問題，那么我們應(yīng)該如何解決呢。

（1）在封裝過程中避免使用環(huán)氧類的有機(jī)物，比如固晶膠；

（2 選擇低透氣性的封裝材料，盡量避免使用橡膠系的硅材料，盡量選用樹脂型的硅材料；

（3 在制程的過程中盡量采用清洗支架，盡可能的增加烘烤流程。如何解決隔層問題？出現(xiàn)隔層，一般是膠水沾接性能不好，先膨脹后收縮所致。也有粉膠與外封膠膨脹系數(shù)差異太大產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力，在金線部位撕裂。故升溫太快 有裂層或固化不好，而分段固化，反應(yīng)沒那么劇烈，消除一些內(nèi)應(yīng)力。

3.3貯存及運(yùn)輸：

1、陰涼干燥處貯存，貯存期為6個(gè)月（25℃）。3-

2、此類產(chǎn)品屬于非危險(xiǎn)品，可按一般化學(xué)品運(yùn)輸。

3、膠體的A、B 組分均須密封保存，在運(yùn)輸，貯存過程中防止泄漏。3.4封裝工藝 A.LED 的封裝的任務(wù)

是將外引線連接到LED 芯片的電極上，同時(shí)保護(hù)好LED 芯片，并且起到提高光取出效率的作用。關(guān)鍵工序有裝架、壓焊、封裝。

B.LED 封裝形式

LED封裝形式可以說是五花八門，主要根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合采用相應(yīng)的外形尺寸，散熱對(duì)策和出光效果。LED 按封裝形式分類有Lamp-LED、TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED 等。

C.LED 封裝工藝流程 1.芯片檢驗(yàn)

鏡檢：材料表面是否有機(jī)械損傷及麻點(diǎn)麻坑（lockhill）；芯片尺寸及電極大小是否符合工藝

要求 ；電極圖案是否完整。2.擴(kuò)片

由于LED 芯片在劃片后依然排列緊密間距很小（約0.1mm），不利于后工序的操作。我們采用擴(kuò)片機(jī)對(duì)黏結(jié)芯片的膜進(jìn)行擴(kuò)張，是LED 芯片的間距拉伸到約0.6mm。也可以采用手工擴(kuò)張，但很容易造成芯片掉落浪費(fèi)等不良問題。

3.點(diǎn)膠

在LED 支架的相應(yīng)位置點(diǎn)上銀膠或絕緣膠。（對(duì)于GaAs、SiC 導(dǎo)電襯底，具有背面電極的紅光、黃光、黃綠芯片，采用銀膠。對(duì)于藍(lán)寶石絕緣襯底的藍(lán)光、綠光LED 芯片，采用絕緣膠來固定芯片。）工藝難點(diǎn)在于點(diǎn)膠量的控制，在膠體高度、點(diǎn)膠位置均有詳細(xì)的工藝要求。由于銀膠和絕緣膠在貯存和使用均有嚴(yán)格的要求，銀膠的醒料、攪拌、使用時(shí)間都是工藝上必須注意的事項(xiàng)。

4.備膠

和點(diǎn)膠相反，備膠是用備膠機(jī)先把銀膠涂在LED 背面電極上，然后把背部帶銀膠的LED 安裝在LED 支架上。備膠的效率遠(yuǎn)高于點(diǎn)膠，但不是所有產(chǎn)品均適用備膠工藝。

5.手工刺片

將擴(kuò)張后LED 芯片（備膠或未備膠）安置在刺片臺(tái)的夾具上，LED 支架放在夾具底下，在顯微鏡下用針將LED 芯片一個(gè)一個(gè)刺到相應(yīng)的位置上。手工刺片和自動(dòng)裝架相比有一個(gè)好處，便于隨時(shí)更換不同的芯片，適用于需要安裝多種芯片的產(chǎn)品。

6.自動(dòng)裝架

自動(dòng)裝架其實(shí)是結(jié)合了沾膠（點(diǎn)膠）和安裝芯片兩大步驟，先在LED 支架上點(diǎn)上銀膠（絕緣膠），然后用真空吸嘴將LED 芯片吸起移動(dòng)位置，再安置在相應(yīng)的支架位置上。自動(dòng)裝架在工藝上主要要熟悉設(shè)備操作編程，同時(shí)對(duì)設(shè)備的沾膠及安裝精度進(jìn)行調(diào)整。在吸嘴的選用上盡量選用膠木吸嘴，防止對(duì)LED 芯片表面的損傷，特別是蘭、綠色芯片必須用膠木的。因?yàn)殇撟鞎?huì)劃傷芯片表面的電流擴(kuò)散層。

7.燒結(jié)

燒結(jié)的目的是使銀膠固化，燒結(jié)要求對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)控，防止批次性不良。銀膠燒結(jié)的溫度一般控制在 150℃，燒結(jié)時(shí)間 2 小時(shí)。根據(jù)實(shí)際情況可以調(diào)整到 170℃，1 小時(shí)。絕 緣膠一般 150℃，1 小時(shí)。銀膠燒結(jié)烘箱的必須按工藝要求隔 2 小時(shí)（或 1 小時(shí)）打開更換燒結(jié)的產(chǎn) 品，中間不得隨意打開。燒結(jié)烘箱不得再其他用途，防止污染。8.壓焊 壓焊的目的將電極引到 LED 芯片上，完成產(chǎn)品內(nèi)外引線的連接工作。LED 的壓焊工藝有金絲球焊和鋁絲壓焊兩種。9.點(diǎn)膠封裝 LED 的封裝主要有點(diǎn)膠、灌封、模壓三種?；旧瞎に嚳刂频碾y點(diǎn)是氣泡、多缺料、黑點(diǎn)。設(shè)計(jì) 上主要是對(duì)材料的選型，選用結(jié)合良好的膠水和支架。（一般的 LED 無法通過氣密性試驗(yàn)）TOP-LED 和 Side-LED 適用點(diǎn)膠封裝。手動(dòng)點(diǎn)膠封裝對(duì)操作水平要求很高（特別是白光 LED），主要難點(diǎn)是對(duì)點(diǎn) 膠量的控制，因?yàn)槟z水在使用過程中會(huì)變稠。白光 LED 的點(diǎn)膠還存在熒光粉沉淀導(dǎo)致出光色差的問題。10.灌膠封裝 Lamp-LED 的封裝采用灌封的形式。灌封的過程是先在 LED 成型模腔內(nèi)注入膠水，然后插入壓焊 好的 LED 支架，放入烘箱讓膠水固化后，將 LED 從模腔中脫出即成型。11.模壓封裝 將壓焊好的 LED 支架放入模具中，將上下兩副模具用液壓機(jī)合模并抽真空，將固態(tài)環(huán)氧放入注膠 道的入口加熱用液壓頂桿壓入模具膠道中，環(huán)氧順著膠道進(jìn)入各個(gè) LED 成型槽中并固化。12.固化與后固化 固化是指封裝膠水的固化。13.后固化 后固化是為了讓膠水充分固化，同時(shí)對(duì) LED 進(jìn)行熱老化。后固化對(duì)于提高膠水與支架（PCB）的粘接 強(qiáng)度非常重要。14.切筋和劃片

由于 LED 在生產(chǎn)中是連在一起的（不是單個(gè)）Lamp 封裝 LED 采用切筋切斷 LED 支架的連筋。，SMD-LED 則是在一片 PCB 板上，需要?jiǎng)澠瑱C(jī)來完成分離工作。15.測(cè)試 測(cè)試 LED 的光電參數(shù)、檢驗(yàn)外形尺寸，同時(shí)根據(jù)客戶要求對(duì) LED 產(chǎn)品進(jìn)行分選。16.包裝 將成品進(jìn)行計(jì)數(shù)包裝。超高亮 LED 需要防靜電包裝。