是誰動了LED貼片燈珠的取光效率？

LED燈的取光效率實際就是LED燈的光提取效率：在LED內部，由電能激發的產生光子沒有全部發射出去，只有部分光子才能通過折射離開器件，其他光子在內部不斷反射，最終被吸收。實際發出的光能與產生的光能的比值就是LED燈的光提取效率，也就是取光效率。LED燈的取光效率越高，說LED燈的品質越好。那麼影響LED燈的取光效率的因素有哪些呢？

1.散熱技術

對於由PN結組成的發光二極體，當正向電流從PN結流過時，PN結有發熱損耗，這些熱量經由粘結膠、灌封材料、熱沉等，輻射到空氣中，在這個過程中每一部分材料都有阻止熱流的熱阻抗，也就是熱阻，熱阻是由器件的尺寸、結構及材料所決定的固定值。設發光二極體的熱阻為Rth(℃/W)，熱耗散功率為PD(W)，此時由於電流的熱損耗而引起的PN結溫度上升為：

T(℃)=Rth×PD

PN結結溫為：

TJ=TA+Rth×PD

其中TA為環境溫度。由於結溫的上升會使PN結髮光複合的幾率下降，發光二極體的亮度就會下降。同時，由於熱損耗引起的溫升增高，發光二極體亮度將不再繼續隨著電流成比例提高，即顯示出熱飽和現象。另外，隨著結溫的上升，發光的峰值波長也將向長波方向漂移，約0.2-0.3nm/℃，這對於通過由藍光晶片塗覆YAG螢光粉混合得到的白色LED來說，藍光波長的漂移，會引起與螢光粉激發波長的失配，從而降低白光LED的整體發光效率，並導致白光色溫的改變。

對於功率發光二極體來說，驅動電流一般都為幾百毫安培以上，PN結的電流密度非常大，所以PN結的溫升非常明顯。對於封裝和應用來說，如何降低產品的熱阻，使PN結產生的熱量能儘快的散發出去，不僅可提高產品的飽和電流，提高產品的發光效率，同時也提高了產品的可靠性和壽命。為了降低產品的熱阻，首先封裝材料的選擇顯得尤為重要，包括熱沉、粘結膠等，各材料的熱阻要低，即要求導熱性能良好。其次結構設計要合理，各材料間的導熱性能連續匹配，材料之間的導熱連接良好，避免在導熱通道中產生散熱瓶頸，確保熱量從內到外層層散發。同時，要從工藝上確保，熱量按照預先設計的散熱通道及時的散發出去。

2.填充膠的選擇

根據折射定律，光線從光密介質入射到光疏介質時，當入射角達到一定值，即大於等於臨界角時，會發生全發射。以GaN藍色晶片來說，GaN材料的折射率是2.3，當光線從晶體內部射向空氣時，根據折射定律，臨界角θ0=sin-1(n2/n1)。

其中n2等於1，即空氣的折射率，n1是GaN的折射率，由此計算得到臨界角θ0約為25.8度。在這種情況下，能射出的光只有入射角≤25.8度這個空間立體角內的光。據報導，目前GaN晶片的外量子效率在30%-40%左右，因此，由於晶片晶體的內部吸收，能射出到晶體外面光線的比例很少。據報導，目前GaN晶片的外量子效率在30%-40%左右。同樣，晶片發出的光要透過封裝材料，傳送到空間，也要考慮材料對取光效率的影響。

所以，為了提高LED產品封裝的取光效率，必須提高n2的值，即提高封裝材料的折射率，以提高產品的臨界角，從而提高產品的封裝發光效率。同時，封裝材料對光線的吸收要小。為了提高出射光的比例，封裝的外形最好是拱形或半球形，這樣，光線從封裝材料射向空氣時，幾乎是垂直射到介面，因而不再產生全反射。

反射處理主要有兩方面，一是晶片內部的反射處理，二是封裝材料對光的反射，通過內、外兩方面的反射處理，來提高從晶片內部射出的光通比例，減少晶片內部吸收，提高功率LED成品的發光效率。從封裝來說，功率型LED通常是將功率型晶片裝配在帶反射腔的金屬支架或基板上，支架式的反射腔一般是採取電鍍方式提高反射效果，而基板式的反射腔一般是採用拋光方式，有條件的還會進行電鍍處理，但以上兩種處理方式受模具精度及工藝影響，處理後的反射腔有一定的反射效果，但並不理想。目前國內製作基板式的反射腔，由於拋光精度不足或金屬鍍層的氧化，反射效果較差，這樣導致很多光線在射到反射區後被吸收，無法按預期的目標反射至出光面，從而導致最終封裝後的取光效率偏低。

4.螢光粉選擇與塗覆

對於白色功率型LED來說，發光效率的提高還與螢光粉的選擇和工藝處理有關。為了提高螢光粉激發藍色晶片的效率，首先螢光粉的選擇要合適，包括激發波長、顆粒度大小、激發效率等，需全面考核，兼顧各個性能。其次，螢光粉的塗覆要均勻，最好是相對發光晶片各個發光面的膠層厚度均勻，以免因厚度不均造成局部光線無法射出，同時也可改善光斑的品質。