LED封裝步驟、壽命預測、參數講解

m)后固化

后固化是為了讓環(huán)氧充分固化，同時(shí)對led進(jìn)行熱老化。后固化對于提高環(huán)氧與支架（PCB）的粘接強度非常重要。一般條件為120℃，4小時(shí)。

n)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，需要劃片機來(lái)完成分離工作。

o)測試

測試led的光電參數、檢驗外形尺寸，同時(shí)根據客戶(hù)要求對LED產(chǎn)品進(jìn)行分選。

p)包裝

將成品進(jìn)行計數包裝。超高亮LED需要防靜電包裝。

　　如何預測LED的壽命

　　一切事物都有發(fā)生、發(fā)展和消亡的過(guò)程，LED也不例外，是有一定壽命的。早期的LED只是手電筒、臺燈這類(lèi)的禮品，用的時(shí)間不長(cháng)，壽命問(wèn)題不突出。但是現在LED已經(jīng)開(kāi)始廣泛地用于室外和室內的照明之中，尤其是大功率的LED路燈，其功率大、發(fā)熱高、工作時(shí)間長(cháng)，壽命問(wèn)題就十分突出。過(guò)去認為L(cháng)ED壽命一定就是10萬(wàn)小時(shí)的神話(huà)似乎徹底破滅了。那么到底問(wèn)題出在哪里呢？

　　假如不考慮電源和驅動(dòng)的故障，LED的壽命表現為它的光衰，也就是時(shí)間長(cháng)了，亮度就越來(lái)越暗，直到最后熄滅。通常定義衰減30%的時(shí)間作為其壽命。

　　那么LED的壽命能不能預測呢？這個(gè)問(wèn)題無(wú)法簡(jiǎn)單地回答，需要從頭講起。

1．LED的光衰：

　　大多數白色LED是由藍色LED照射黃色熒光粉而得到的。引起LED光衰的主要原因有兩個(gè)，一個(gè)是藍光LED本身的光衰，藍光LED的光衰遠比紅光、黃光、綠光LED要快。還有一個(gè)是熒光粉的光衰，熒光粉在高溫下的衰減十分嚴重。各種品牌的LED它的光衰是不同的。通常LED的廠(chǎng)家能夠給出一套標準的光衰曲線(xiàn)來(lái)。例如美國Cree公司的光衰曲線(xiàn)就如圖1所示。

圖1. Cree公司的LED的光衰曲線(xiàn)

　　從圖中可以看出，LED的光衰是和它的結溫有關(guān)，所謂結溫就是半導體PN結的溫度，結溫越高越早出現光衰，也就是壽命越短。從圖上可以看出，假如結溫為105度，亮度降至70%的壽命只有一萬(wàn)多小時(shí)，95度就有2萬(wàn)小時(shí)，而結溫降低到75度，壽命就有5萬(wàn)小時(shí)，65度時(shí)更可以延長(cháng)至9萬(wàn)小時(shí)。所以延長(cháng)壽命的關(guān)鍵就是要降低結溫。不過(guò)這些數據只適合于Cree的LED。并不適合于其他公司的LED。例如Lumiled公司的LuxeonK2的光衰曲線(xiàn)就如圖2所示。

圖2. Lumiled 公司的LuxeonK2的光衰曲線(xiàn)

　　當結溫從115℃提高到135℃，就會(huì )使壽命從50,000小時(shí)降低到20,000小時(shí)。

　　其他各家公司的光衰曲線(xiàn)應當可以向原廠(chǎng)索取。

　　2．如何才能延長(cháng)LED的壽命

　　由圖中可以得出結論，要延長(cháng)其壽命的關(guān)鍵是要降低其結溫。而降低結溫的關(guān)鍵就是要有好的散熱器。能夠及時(shí)地把LED產(chǎn)生的熱散發(fā)出去。

　　在這里我們不準備討論如何設計散熱器的問(wèn)題，而是要討論哪一個(gè)散熱器的散熱效果相對比較好的問(wèn)題。實(shí)際上，這是一個(gè)結溫的測量問(wèn)題，假如我們能夠測量任何一種散熱器所能達到的結溫，那么不但可以比較各種散熱器的散熱效果，而且還能知道采用這種散熱器以后所能實(shí)現的LED壽命。

　　3．如何測量結溫

　　結溫看上去是一個(gè)溫度測量問(wèn)題，可是要測量的結溫在LED的內部，總不能拿一個(gè)溫度計或熱電偶放進(jìn)PN結來(lái)測量它的溫度。當然它的外殼溫度還是可以用熱電偶測量的，然后根據給出的熱阻Rjc（結到外殼），可以推算出它的結溫。，但是在安裝好散熱器以后，問(wèn)題就又變得復雜起來(lái)了。因為通常LED是焊接到鋁基板，而鋁基板又安裝到散熱器上，假如只能測量散熱器外殼的溫度，那么要推算結溫就必須知道很多熱阻的值。包括Rjc（結到外殼），Rcm（外殼到鋁基板，其實(shí)其中還應當包括薄膜印制版的熱阻），Rms（鋁基板到散熱器），Rsa（散熱器到空氣），其中只要有一個(gè)數據不準確就會(huì )影響測試的準確度。圖3給出了LED到散熱器各個(gè)熱阻的示意圖。其中合并了很多熱阻，使得其精確度更加受到限制。也就是說(shuō)，要從測得的散熱器表面溫度來(lái)推測結溫的精確度就更差。

圖3. LED到散熱器各個(gè)熱阻的示意圖

　　幸好有一個(gè)間接測量溫度的方法，那就是測量電壓。那么結溫和哪個(gè)電壓有關(guān)呢？這個(gè)關(guān)系又是怎么樣的呢？

　　我們首先要從LED的伏安特性講起。

　　4．LED伏安特性的溫度系數

　　我們知道LED是一個(gè)半導體二極管，它和所有二極管一樣具有一個(gè)伏安特性，也和所有的半導體二極管一樣，這個(gè)伏安特性有一個(gè)溫度特性。其特點(diǎn)就是當溫度上升的時(shí)候，伏安特性左移。圖4中畫(huà)出了LED的伏安特性的溫度特性。

圖4. LED伏安特性的溫度特性

　　假定對LED以Io恒流供電，在結溫為T(mén)1時(shí)，電壓為V1，而當結溫升高為T(mén)2時(shí)，整個(gè)伏安特性左移，電流Io不變，電壓變?yōu)閂2。這兩個(gè)電壓差被溫度去除，就可以得到其溫度系數，以mV/oC表示。對于普通硅二極管，這個(gè)溫度系數大約為-2mV/oC。但是LED大多數不是用硅材料制成的，所以它的溫度系數也要另外去測定。幸好各家LED廠(chǎng)家的數據表中大多給出了它的溫度系數。例如對于Cree公司的XLamp7090XR-E大功率LED，其溫度系數為-4mV/oC。要比普通硅二極管大2倍。而美國Philips-Lumileds公司的Luxeon RebEL的伏安特性溫度系數為-2—4mV/oC。至于美國普瑞的陣列LED（BXRA）就給出了更為詳細的數據。

圖5. Lumiled 公司的LuxeonK2的光衰曲線(xiàn)

　　但是，他們給出的數據，其范圍也未免過(guò)于寬大，以至于失去了利用的價(jià)值。不管怎樣，只要知道LED的溫度系數就很容易可以從測量LED的前向電壓中推算出LED的結溫了。

　　5．如何具體測算LED的結溫。

　　現在就以Cree公司的XLamp7090XR-E為例。來(lái)說(shuō)明如何具體測算LED的結溫。要求已經(jīng)把LED安裝到散熱器里，并且是采用恒流驅動(dòng)器作為電源。同時(shí)要把連接到LED去的兩根線(xiàn)引出來(lái)。在通電以前就把電壓表連接到輸出端（LED的正極和負極），然后接通電源，趁LED還沒(méi)有熱起來(lái)之前，馬上讀出電壓表的讀數，也就是相當于V1的值，然后等至少1小時(shí)，等它已經(jīng)達到熱平衡，再測一次，LED兩端的電壓，相當于V2。把這兩個(gè)值相減，得出其差值。再被4mV去除一下，就可以得出結溫了。實(shí)際上，LED多半為很多個(gè)串聯(lián)再并聯(lián)，這也不要緊，這時(shí)的電壓差值是由很多串聯(lián)的LED所共同貢獻，所以要把這個(gè)電壓差值除以所串聯(lián)的LED數目再去除以4mV，就可以得到其結溫。例如，