?。ㄒ唬?、兩種不同散熱結(jié)構(gòu)LED的封裝

　　為了保證可對(duì)比性，采用相同的物料（相同的芯片、固晶膠、金線、硅膠、螢光粉）分別對(duì)3528 LED及3014LED進(jìn)行封裝，制作色溫、色坐標(biāo)相近的LED燈珠，以便更好的進(jìn)行亮度、光衰及色坐標(biāo)等光學(xué)特性的比較分析。

　?。ǘ⒊跏紖?shù)測(cè)試對(duì)比

　　隨機(jī)選取3014LED和3528LED各20個(gè)，其光通量和色溫如圖9、圖10所示，橫坐標(biāo)表示LED個(gè)數(shù)，縱坐標(biāo)表示光通量和相關(guān)色溫CCT。

　　圖9. 光通量比較圖

　　圖10. 色溫比較圖

　　初始參數(shù)測(cè)試結(jié)果表明，在20mA電流驅(qū)動(dòng)下，3014LED的光通量比3528高，且其CCT集中度比3528LED好。另3014一般在30mA電流下驅(qū)動(dòng)使用，其光通量達(dá)到10~11Lm；如上節(jié)熱模擬顯示，3528LED散熱效果遠(yuǎn)不如3014LED，故其在大電流驅(qū)動(dòng)下，光通量必定會(huì)嚴(yán)重受到過高熱量的影響。因此相比水平散熱LED，垂直散熱LED具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。

　?。ㄈ?、光衰試驗(yàn)對(duì)比分析

　　隨機(jī)抽取3528LED和3014LED各30pcs，按驅(qū)動(dòng)電流20mA、25mA、30mA各分為三組進(jìn)行1008H的光衰實(shí)驗(yàn)，以比較分析兩種不同散熱模式LED的光衰和色坐標(biāo)漂移程度，從而研究散熱對(duì)其光色特性的影響。

　　圖11. LED光衰圖

　　從光衰圖曲線可以明顯看出，在1008H的老化過程中，水平散熱LED在20mA驅(qū)動(dòng)時(shí)，其亮度并未隨時(shí)間衰減；但是在25mA 及30mA 驅(qū)動(dòng)時(shí)，特別是30 mA，其亮度有明顯的衰減。這表明過高的熱量對(duì)亮度產(chǎn)生了很大的影響。相比水平散熱LED，垂直散熱LED的優(yōu)勢(shì)及穩(wěn)定性顯而易見。不管在大電流或小電流驅(qū)動(dòng)，垂直散熱LED經(jīng)過1008H老化，亮度反而增高，并未有衰減趨勢(shì)。

　　此外，水平散熱LED的光衰隨驅(qū)動(dòng)電流加大而升高加快，這表明隨著加大驅(qū)動(dòng)電流，芯片產(chǎn)生更多的熱量，水平散熱LED未能把過多的熱量散去，從而使亮度受到的更大的影響。相反，垂直散熱LED的亮度隨驅(qū)動(dòng)電流的加大而升高更多，電流越大，亮度增加的越多，光衰越慢。這表明電流越大，雖然產(chǎn)熱更多，但垂直散熱LED的散熱優(yōu)勢(shì)更加彰顯，從而降低了芯片在加大電流帶來更高熱量的影響。光衰圖明顯的顯示了兩種不同散熱模式的散熱效果的優(yōu)劣。

　　亮度衰減主要原因?yàn)樾酒匣^高的熱量又是芯片老化的首要原因。與水平散熱LED相比，垂直散熱LED能將芯片產(chǎn)生的熱量迅速散去，有效地將芯片性能衰減降至最低，從而保證了亮度的可靠性。

　　圖12. CIE-x漂移圖

　　圖13. CIE-y漂移圖

　　圖12和圖13分別表示了兩種散熱模式LED的色坐標(biāo)CIE-x、CIE-y平均值隨時(shí)間的變化。整體來看，垂直散熱LED的色坐標(biāo)明顯較水平散熱LED穩(wěn)定，漂移較小。在30mA驅(qū)動(dòng)下，垂直散熱模式LED色坐標(biāo)CIE-x、CIE-y的平均值分別漂移-0.0027、-0.0033，而水平散熱模式LED色坐標(biāo)CIE-x、CIE-y的平均值分別漂移-0.0210、-0.0246，兩者差距非常明顯。色坐標(biāo)漂移主要因素是螢光粉性能老化，而過高的熱量又是導(dǎo)致螢光粉性能老化的首要原因。從而可以看出，垂直散熱模式LED可以將芯片產(chǎn)生的熱能迅速帶出，有效使得螢光粉的性能衰減至最低，從而保證LED燈珠的光色性能穩(wěn)定可靠。
結(jié)論

　　本文從結(jié)構(gòu)、光電參數(shù)、熱學(xué)特性、光衰及成本等方面對(duì)垂直散熱和水平散熱LED進(jìn)行了研究分析對(duì)比，結(jié)果表明垂直散熱模式LED的光電熱特性均遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于水平散熱模式LED。垂直散熱模式優(yōu)異的散熱特性，能將芯片產(chǎn)生的熱量及時(shí)導(dǎo)出，從而將芯片和螢光粉的性能衰減至最低，使得LED亮度高、散熱快、光衰小及光色漂移小，在保證燈珠的性能穩(wěn)定的同時(shí)，也提高了照明燈具整體光色一致及性能可靠穩(wěn)定性，從而成為中小功率LED照明應(yīng)用光源的發(fā)展趨勢(shì)。

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　　深圳市九洲光電科技有限公司，深圳光明新區(qū)九洲工業(yè)園，518000

　　深圳大學(xué)光電子學(xué)研究所，封裝實(shí)驗(yàn)室，深圳南山，518000

　　作者：劉沛，郭倫春，夏鼎智，羅強(qiáng)