在过去的几十年间，LED 由一个简单的发光二极管发展成为一种性能卓越且高效的光源，并几乎可以满足各类场合的照明需求。由于自身所具备的多功能性，LED 器件在日趋多样化的市场中也变得越来越常见。LED 在各种不同环境中的应用促使了LED 封装技术与材料技术取得了飞跃性的进步，极大地提升了固态光源在散热、光学特性以及外部保护等方面的性能。
LED 封装：集成系统
尽管在普通电子器件（如晶体三极管、电阻器等）中，“封装”是一种用来保护芯片的简单套管，但是在 LED 中，它却是一个由各类不同材料（如塑料、金属以及陶瓷等）组成的复杂系统，其作用包括：
a)有效地将芯片产生的热量驱散到外部；
b)充当光学器件的角色，使芯片发出的光可以透过它充分地传出去；
c)防止芯片受到外部因素（如机械、环境或者化学制品等）的伤害；
d)确保芯片的电路接点能与外部的电路引脚连接上。
为了能更好地理解这几个作用的重要性，还有一点很值得我们进行深入的考虑-据估计：在单个 LED 的制造成本中，封装成本占到三成，如果将制造白光 LED 时用到的荧光粉也算上，封装成本所占的比例将会增加到四成。
“通孔”结构的封装技术已被弃用多年，现在使用最广泛的封装技术有两种：1：SMD（贴片封装）单个或者多个 LED ；2：COB 封装。这两种封装技术在结构工艺、热学性能以及光学性能上差异很大，并且各自应用的领域也非常不同。
贴片封装 LED
贴片封装 LED 是最近几年在技术上发生发生最大变化的一种电子器件，经常应用于全球知名品牌的高级样品中。采用贴片封装技术的LED 在照明产品中的应用通常可以分为两种类型：中等功率 LED 与大功率 LED。
中功率产品的 SMD 封装技术
这类型的照明产品主要应用于需要将大量高亮度光集中在某个小区域上。LED 接通时的工作电流通常在30至150毫安范围内，额定功率低于0.5瓦。尽管这些电子器件发出的光通量很低（小于100流明），但它们的发光效能却很高（最高可达到每瓦150流明甚至更高），成本也极其地低（每个LED 的成本大约为几块钱），并且能对热度进行控制。在图3中可以看到中功率 LED 封装的典型结构。蓝色芯片黏合在导热管上，然后再与一个镀银铜支架连接在一起，这是为了尽可能多地将芯片发出的光线传播出去。芯片的表面涂有有机硅树脂，主要是充当密封剂，同时让荧光粉可以附着在它上面。使用有机硅材料来充当密封剂，可以抵御高温（可抵抗高达200摄氏度的高温）。不过，有机硅树脂也有缺点，如与环氧树脂相比，有机硅树脂的水分渗透率与化合物挥发率都偏高。一个由热塑型塑料构成的框架为这种 LED 封装结构提供外部支撑，热塑型塑料框架通常由聚邻苯二甲酰胺构成，是一种可以经受得住高温的高分子聚合物。在中功率产品中最常见的一种封装类型是图2b中展示的5630（这是由使用这种封装技术制造出的成品的实际尺寸5.6毫米X3毫米得名），这也是大多数主要 LED 制造商生产出的产品的标准尺寸。这类型封装技术最近进行的一次革新是使用陶瓷材料来替代塑料（比如图4中的Cree 的 XH-G），以提高封装产品的可靠性与散热能力。
大功率产品的 SMD 封装技术
人们对于“大功率 LED”的惯常定义是指那些功率大于1瓦、工作电流达到1.5安且光通量通常超过50流明的设备。这些大功率 LED 有的是由单个 LED 芯片构成，有的则由数量不等的多个 LED 芯片构成，它们的色彩特性也不同。看看各类型大功率 LED 制造商所提供的产品就会发现，这类型器件的封装技术在所用材料与规格尺寸等方面非常相似，这意味着由不同制造商生产的 LED 产品相互间可以进行替换。
通过对一种典型的大功率单芯片 LED 封装技术的特点进行分析（图5中所展示的Osram Oslon），我们可以看到芯片在接触板上是如何放置的。接触板另外连接着一块陶瓷基板，当带电的连接线接触到芯片的顶端时，这块陶瓷基板将同时发挥着电介质与导热体的作用。鉴于大功率设备通常都会产生相当多的热量，因此使用具有高导热性能的陶瓷材料来制作基板，几乎已经成为全世界所有 LED 制造商的必然选择。
在封装技术中，将芯片固定在接触板上时所使用的材料非常重要，因为它们是热量在散发过程中接触到的第一层导热层，如果没有选择最适合的材料，它们将会成为热量散发过程中的一大障碍。因此，银浆、环氧胶以及锡银共晶焊接合金都是最常使用的接合材料。前面曾经提到，在需要用到荧光层时，是把荧光粉洒在密封剂材料中。不过“保形涂层”技术近来在大功率设备的制造过程中得到了应用，这项技术是在芯片的表面非常精准地涂上一层薄薄的荧光层，使得灯光的色彩在空间分布上会显得更均匀。
这类封装技术的一大特性就是让单种封装材料在其中发挥双重作用，既起到保护芯片的作用，又可以充当光学器件使用，让每个LED 发出的光通量基本保持相同。在封装结构中充当密封剂使用的材料通常为环氧树脂或者有机硅树脂。芯片的电路接点可以使用单根或者多根的接合线进行连接，又或者采用最新的“倒装芯片”技术：这项技术是将芯片反转过来，然后通过直接接触底部的金属片来进行电路连接。这项技术让 LED 芯片可以组装出更强大的电气元件，并拥有更高的发光效率。科锐的 XB-D就是使用这项技术进行 LED 封装的一个产品实例。
COB 封装技术
独立的 LED 元件（无论是大功率元件还是中功率元件）遇到的一大障碍是，无法用较小的外形尺寸做出高亮度的产品，这是因为它们在封装尺寸与散热管理方面存在着一些问题。这些障碍让 LED 制造商们决心引入 COB 封装技术，这项技术的应用可让外形非常小的器件提供非常高的通光量（通光量可达400流明至1.2万流明）。这项技术的理念就是直接在基底上嵌入大量的小型芯片，然后再通过结合线相互连接。这项技术可以让单位面积内的光线密度达到最大，极大地减小了整体的外形尺寸，并让光学管理变得简单：在使用镜片与反光片的系统中，越小的光源越能提供优异的发光性能，因此在对光通量要求比较高的时候，这在独立的 LED 元件上很难实现。这项技术的另一个优势就是，移除了在芯片接合点与外部环境之间的导热层。这样，就能把散热的效果提升到最佳，并且改善了这些 LED 器件的稳定性。由于基底上安装了大量的蓝色芯片，因而内部的电路连接通常采用并联的方式进行装配，将工作电压维持在可与市场上其他元件系统进行兼容的级别上。整块基底的表面都涂上了含有荧光粉的硅凝胶。在 COB 技术中所使用的基底通常是采用金属或陶瓷制成：金属基底（用金属介电层制成）的优势在于制造商可以很容易地对它进行塑形和穿孔，这使得散热器（通常带有多枚螺丝）的安装变得简单。最近采用的陶瓷基底在散热方面的表现更好，但是在物理特性方面比金属基底易碎，并且在装配阶段难以进行调整（在安装调整时经常需要其他技术的支持）。
虽然独立式 LED 元件在某些照明领域中占有绝对优势，但是使用 COB 技术进行封装的 LED 元件具有操作简易与高性能的特点，这也让它最近几年的市场份额有了显著的提升，也因此，许多的制造商（比如普瑞光电、夏普以及西铁城）都在他们的绝大多数产品之中使用了这项技术。
结语
本篇简要介绍了三种目前最为常见的 LED 封装技术，并分析了它们所具有的潜力和局限性。材料技术、塑形技术以及制造工艺的进步与多元化，使得照明市场上的多重需求得到了满足，也让 LED 技术可以应用在许多不同的领域中。根据产品应用的需求选择适合的封装技术，在 LED 照明光源的设计中至关重要，因为它将会给产品的性能与耐用度带来极大的影响。
