LED以其優良的性能結合智能控製係統，被越來越多地應用於室內外照明場合，但同時也對其色溫、顯色指數等色度指標提出了新的要求。為了應對這種挑戰，設計了一種新型的色溫可調LED,利用大功率LED芯片結合金屬基板封裝出了色溫可調的暖白光高顯色指數LED樣品，對其發光光譜
、色溫和顯色指數隨電流的變化進行了測試，發現LED的光譜有三個峰值，色溫可從5000K變化到3300K,涵蓋了冷色光到暖色光的範圍
，顯色指數可從68增加到90以上，能夠滿足室內照明的要求。將這種色溫可調的LED應用於筒燈，測試了其發光效果和散熱性能，表明LED具有發光麵均勻、無眩光
，熱阻小等特點，特別適合用於筒燈等室內照明場合。

 

　　自從藍光LED被發明以來，人們開始研發各種大功率白光LED封裝技術
，希望白光LED能夠取代傳統的照明光源。目前市場上白光LED生產技術主要分為兩大主流，第一為利用熒光粉將藍光LED或紫外LED所產生的藍光或紫外光分別轉換為雙波長或三波長白光，此項技術稱之為熒光粉轉換白光LED;第二類則為多芯片型白光LED,經由組合兩種(或以上)不同色光的LED組zu合he以yi形xing成cheng白bai光guang。第di一yi種zhong方fang法fa可ke得de到dao中zhong高gao色se溫wen的de白bai光guang
，對dui於yu暖nuan色se溫wen顯xian色se性xing較jiao差cha。為wei了le解jie決jue這zhe一yi問wen題ti，通tong常chang加jia入ru紅hong色se熒ying光guang粉fen，但dan紅hong色se熒ying光guang粉fen的de激ji發fa效xiao率lv較jiao低di

，導dao致zhi整zheng體ti光guang效xiao偏pian低di。

 

　　第二種方法需要分別給三種芯片供電
，驅動電路複雜

，且三種芯片的老化衰減不一致，長期工作會導致色溫偏移。

 

　　2色溫可調LED的封裝

 

　　LED的封裝技術實際上是借鑒了傳統的微電子封裝技術，但LED有其獨特之處，又不能完全按照微電子封裝去做。整個LED封裝工藝主要包括封裝原料的選取、封裝結構的設計、封裝工藝的控製以及光學設計與散熱設計，概括來講就是熱-電-機-光(T.E.M.O.)
，如圖1所示

，這是LED封裝的關鍵技術。

 

　　圖1LED封裝關鍵技術傳統的多芯片集成封裝多是將LED芯片按照一定的規則固定在電路板上，如鋁基覆銅板、陶瓷電路板等，由於鋁基覆銅板、銅基覆銅板價格低廉而被廣泛應用，但它們也有固有的缺點。它們通常由電路層(銅箔層)、導熱絕緣層和金屬基層壓合而成
，但導熱絕緣層的導熱係數極低，成為電路板的導熱瓶頸
，導致電路板整體的導熱係數隻有1.5W/m.K左右。陶瓷電路板導熱性能好，但存在成本高、不宜加工、脆性較大等缺點
，並且在LED器件整體成本中占的比重較高

，其應用也受到了限製。為了解決上述問題
，開發了一種LED封(feng)裝(zhuang)結(jie)構(gou)，在(zai)鋁(lv)基(ji)覆(fu)銅(tong)板(ban)的(de)固(gu)晶(jing)位(wei)置(zhi)開(kai)設(she)窗(chuang)口(kou)

，需(xu)要(yao)焊(han)線(xian)的(de)位(wei)置(zhi)放(fang)置(zhi)焊(han)盤(pan)，將(jiang)一(yi)塊(kuai)與(yu)鋁(lv)基(ji)覆(fu)銅(tong)板(ban)形(xing)狀(zhuang)一(yi)樣(yang)的(de)鋁(lv)板(ban)貼(tie)於(yu)鋁(lv)基(ji)覆(fu)銅(tong)板(ban)之(zhi)下(xia)
，將(jiang)LED芯片置於穿過窗口的區域上，這樣可大大提高LED的散熱性能。

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　　LED的結構設計是關係封裝出的產品是否能夠滿足使用要求的基礎，本文設計的LED主要包括：

 

　　封裝基板、藍光LED芯片、紅光LED芯片和黃綠色熒光粉，封裝基板由鋁基覆銅板和鋁板組成，如圖2所示。

 

　　良好的封裝工藝是決定器件性能、可靠性和壽命的關鍵。本文采用的方法為：封裝基板采用具有高導熱率的鋁基覆銅板和鋁板，芯片粘接在鋁板上
，LED芯片采用功率型W級正裝芯片
，芯片與封裝基板采用高導熱的銀膠粘接(導熱係數大於25W/m.K)，通過引線鍵合、塗熒光粉
、固化等工藝完成整體封裝。

 

　　3色溫可調LED的性能測試

 

　　圖3為采用遠方HASS-2000高精度快速光譜輻射計測量得到的色溫可調LED的光譜圖
，從圖中可以看出，隨著紅光LED電流的變化(從0到450mA)

，LED的相對光譜也會隨之變化，LED的光譜有三個峰值，分別在450nm、550nm和628nm,暖色溫的發光效率大於68lm/W,冷色溫的發光效率達到87lm/W。

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　　圖4列出了色溫可調LED的色區分布隨紅光LED電流的變化，表1列出了色溫可調LED的光學性能參數隨紅光LED電流的變化
，可以看出，紅光LED不加電流的情況下，LED的色溫為5000K,在冷色溫BIN區，隨著紅光LED電流的逐漸增加，LED模塊的色溫會呈現一個連續的變化
，從冷光5000K到暖光3375K,同時LED的顯色指數會逐漸升高
，最高可達90以上
，完全能夠滿足照明場所對顯色指數的要求。

 

　　集成封裝的LED,由於工作電流較大
，工作時產生大量的熱量，積聚在pn結內部的熱如不及時傳導出去
，將導致器件溫度升高，溫度對LED的性能產生重要的影響，如色溫變化、波長紅移、正向壓降等。圖5所示為色溫可調LED的應用效果


，將封裝好的色溫可調LED模塊安裝到100mm筒燈上，紅光LED加上不同的電流，得到筒燈的發光效果。筒燈連續點亮30min後，測試筒燈上散熱器溫度為38℃，鋁基覆銅板上的溫度為38.5℃(室溫25.2℃)
，說明色溫可調LED具有良好的散熱性能。
 

 

 

　　本文介紹了一種新型的色溫可調LED,利用大功率LED芯片結合金屬基板封裝出了色溫可調的暖白光高顯色指數LED樣品
，測試了LED的光譜性能

、色溫、顯色指數隨驅動電流的變化，結果顯示
，LED色溫可在3300K到5000K連續變化，顯色指數可達90以上

，同時具有優良的散熱性能，完全能夠滿足照明場所對色溫以及顯色指數的要求，具有廣闊的應用前景。