都说LED（半导体发光二极管）是继火、白炽灯、荧光灯后人类照明的第四次革命，其发光效率是白炽灯的10倍，同时寿命长达10000h，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点。得益于其各种优秀品质，LED受到了许多领域的青睐，从应用产品市场细分上看，LED的应用主要有显示屏、照明、背光等三大子市场。
高功率LED
显然，亮度和寿命是LED的杀手锏。但是要真正发挥出它的优势，LED的取光效率一定要跟上，而决定LED取光效率的其中一个重要部分，就是LED的封装材料。
LED封装的意义
LED封装是指发光芯片的封装。LED封装相比集成电路封装有较大不同——一般来说，封装的功能在于提供芯片足够的保护，防止芯片在空气中长期暴露或机械损伤而失效，以提高芯片的稳定性；对于LED封装，还需要具有良好光取出效率和良好的散热性，好的封装可以让LED具备更好的发光效率和散热环境，进而提升LED的寿命。所以LED的封装对封装材料有特殊的要求。
LED结构
LED封装材料有什么讲究？
目前随着相关技术的进步，二极管芯片内部发光效率已达90% 以上，不过碍于构装形式和封装材料影响， LED最终外部取光效率少于20%，因此其所使用的封装材料一直是近年来的研究重点。
造成外部取光效率低的原因，主要归咎于半导体芯片与透明封装材料折射率差异过大，一般来说，当前常用于白光LED的芯片有GaN (n = 2.5) 与GaP (n = 3.45)两种，其折射率均远高于目前泛用的环氧树脂或硅氧烷树脂封装材料(n = 1.40~1.53)。
根据Snell’s定律，当光从高折射率（光密介质）材料进入低折射率（光疏介质）介质时，其入射角比临界角大，光会停止进入另一介质，光波不再产生折射，而将全部反射回高折射率介质中，此现象称为全反射。而这些被局限的光将被构装材料所吸收而产生大量之热量，促使LED效能与寿命降低。
LED芯片对于封装材的折射率
所以，为了提高LED产品封装的取光效率，必须提高封装材料的折射率，以提高产品的临界角，减少全内反射的发生，从而提高产品的封装发光效率，对LED 亮度的提升十分有帮助。
如何提高封装材料的折射率？
提高封装材料折射率，有两个关键点，一是基体材料的选择，二是往里添加的高折射率透明陶瓷材料。它们都能起到提高取光效率、增加封装材料的导热性能、延长元件寿命的作用。
1.基体材料的选择
在国内，环氧树脂是使用最多的封装材料，具有优良的电绝缘性能，密着性、介电性能、透明、粘结性好，固化主要依靠开环加成聚合，收缩率低，贮存稳定性好等优点。但它固化后交联密度高，内应力大，脆性大，耐冲击性差，使用温度一般不超过150℃，故其应用受到一定限制。
目前许多LED封装企业改用硅树脂代替环氧树脂作为封装材料，以提高LED的寿命。硅树脂材料抗热和抗紫外线能力更强，而且环氧树脂相比具有更好的透明度，在紫外光区有大于95%的透过率。而且有机聚硅氧烷可以实现较高的折射率，因为它的有机基团R可以是含硫、苯、酚、环氧基等高折射率的基体。
2.陶瓷材料的添加
解决LED 封装提升树脂折射率的另一途径，就是将一些高折射率的纳米粉体添加入树脂中。常见的高折射纳米粉体有二氧化钛(TiO2)、二氧化锆(ZrO2)、氧化钽(Ta2O5)和氧化锌(ZnO)等。
二氧化钛粉体
不过当有机/无机材料混合时，必须要考虑纳米粉体所产生的瑞利散射(Rayleigh Scattering)现象而造成穿透度下降，因此需要谨慎选择纳米粉体的粒径大小，最好小于可见光波长十分之一（一般<25 nm），以避免Rayleigh 散射。另外，高含量纳米粉体容易造成粉体聚集使得封装材料透明度降低，所以粉体必须做表面改性/修饰获得亲树脂特性，以防止粒子之间产生严重的聚集。
资料来源：
高折射率添加剂于LED封装之应用，杨博仁、刘荣昌、锺明桦、陈建明。
大功率LED器件封装材料的研究现状，吴启保，青双桂，熊陶，王芳，吕维忠，罗仲宽。
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