LED模組化封裝在室內(nèi)照明中的應用

LED作為一種全新的光源，正越來越多地被融入到人們的生活當中，它的發(fā)展脫離不了人們對照明的需求。當LED作為一種全新的光源去取代上一代光源的時候，就必須比上一代光源具備更多的能夠被人們接受的優(yōu)點，這樣，取代的機會才會更大。

　　相比于傳統(tǒng)光源(比如熒光燈和白熾燈)，LED在接近于理論轉(zhuǎn)換效率時，要比傳統(tǒng)光源的光效高出5-20倍。即使是現(xiàn)階段的量產(chǎn)光效，其水平也在2-15倍之間，同時結合到其指向性的優(yōu)點，此差距將會更大。由于發(fā)光原理的改變，其壽命也會比傳統(tǒng)光源高出很多。此外，由于LED還具備對健康和環(huán)境無危害等一系列的優(yōu)點，其在現(xiàn)階段已被公認為是下一代最為合適的光源。

　　為什么需要LED模組化封裝?

　　LED在現(xiàn)階段被用作照明產(chǎn)品，最直接和最簡單的應用莫過于用于替代(包含球泡燈與日光燈管的替代)。這相對來說也更容易被接受。除了節(jié)能以外，產(chǎn)品的外觀和效果都沒有明顯的改變。當然，在照明產(chǎn)品越來越個性化的今天，燈及燈具本身已經(jīng)逐漸演變成為了光的質(zhì)量指標。不過，在LED擁有諸多優(yōu)勢的時候，其也會存在一些不易被人們廣泛接受的因素，比如眩光與成本。對于大家更為習慣的燈具結構，由于LED在本質(zhì)上存在著與傳統(tǒng)光源的區(qū)別(比如指向性)，所以如今再用傳統(tǒng)燈具結構與之進行配合，其自身的特點將會被淹沒在對現(xiàn)有燈具的簡單取代之中。

　　舉一個簡單的例子：目前，市場上存在LED筒燈和LED球泡燈。在筒燈內(nèi)需要放置光源，而對于傳統(tǒng)的照明而言，球泡燈就已經(jīng)屬于一個光源。如果對應于當今的LED，球泡燈就已經(jīng)屬于一個燈具結構。我們需要思考的問題是：當一個LED球泡燈安裝于傳統(tǒng)燈筒內(nèi)時，安裝于LED球泡燈當中的光源能否直接被安裝于筒燈結構之中?答案是肯定的。而且，其成本效應也會較LED球泡燈直接安裝方式更優(yōu)。但此類應用的問題在于，當一個非標的光源結構出現(xiàn)在消費者面前時，消費者可能無法進行簡單的更換等。鑒于此種狀況，目前擺在光源制造企業(yè)面前的一個問題是：什么是一個標準的光源結構?

　　我們對此問題給出的答案是：由封裝的企業(yè)對光源進行模組化和標準化。只有將LED光源進行模組化和標準化，并且這一工作由目前的封裝企業(yè)來完成，在整個取代過程當中，成本才會被最優(yōu)化。以下將從幾點方面來簡單地描述模組LED在光源取代過程中的突出優(yōu)勢。

　　光源在可靠性方面的優(yōu)勢

　　作為LED封裝影響可靠性的前三大影響(熱影響、靜電影響、濕氣影響)之一的熱影響，是造成LED衰減的一個重要原因。以LED芯片適用的Arrhenius模型來看，LED的節(jié)溫每增加10℃，LED自身的壽命將隨之減少1半。

　　當然，對于LED封裝來說，與壽命相關的因素還包括材料的特性。比如封裝膠材的透光率的下降，各光學材料的反射率降低等等，都會造成整體器件的光衰減。而這里影響最大的還是熱影響。

　　結合于LED封裝，溫升的重要解決方式是，降低各材料之間的熱阻和界面的熱阻。模塊化的封裝形式在結構上可以起到減少結合層和降低整體熱阻的效果。其結構如圖1所示。

　　將圖1(a)和圖1(b)進行對比可以看出，當采用LED模組光源來組裝日光燈管時，熱阻僅由三個部分組成：芯片自身的熱阻、固晶材料的熱阻和燈管散熱系統(tǒng)的熱阻;而采用貼片類產(chǎn)品來組裝燈管時，熱阻則增加至六個部分：芯片自身的熱阻、固晶材料的熱阻、導線框架的熱阻、焊接材料的熱阻、導熱基板的熱阻和燈管散熱系統(tǒng)的熱阻。由此可見，采用LED模組光源可以在很大的程度上降低系列的整體熱阻。

　　圖1：光燈管的熱阻構成對比。

　　對于濕氣影響而言，LED模組結構的設計變化引起裝配工藝隨之發(fā)生改變，這樣，將不再需要采用回流焊高溫制程，從而可減少回流焊過程中的高溫對封裝材質(zhì)的潛在破壞。與此同時，所使用的材質(zhì)種類也將變少，這樣可減少不同材質(zhì)介面之間的水汽滲透，從而可減少其潛在的失效比率。因此，LED模組光源可使整個系統(tǒng)的壽命更加長久。

　　模組產(chǎn)品也可以通過整體線路上的防靜電設計來降低其在靜電方面的隱患。