Konvencionalne LED diode općenito su tipa nosača, inkapsulirane u epoksidnoj smoli, male snage, a ukupni svjetlosni tok nije velik, a velika svjetlina može se koristiti samo kao neka posebna rasvjeta. S razvojem LED tehnologije čipova i tehnologije pakiranja, kao odgovor na potražnju za LED svjetlosnim tokovima visokog svjetla u polju za osvjetljenje, LED diode za napajanje postupno su ušle na tržište. LED tip napajanja obično ima čip za emitiranje svjetla smješten na hladnjaku hladnjaka, a na njemu je ugrađena optička leća kako bi se postigla određena optička prostorna raspodjela, a leća je napunjena fleksibilnim silikonom sa malim naponom.
LED žarulje moraju ući u polje rasvjete kako bi postigli svakodnevno osvjetljenje u kući. Ima još puno problema za rješavanje, od kojih je najvažniji svjetlosni učinak. Trenutno, najveća učinkovitost lumena koju izvještavaju LED-ovi za napajanje na tržištu je oko 50 lm / W, što je daleko od zahtjeva dnevne rasvjete kućanstava. Da bi se poboljšala svjetlosna učinkovitost LED snage, s jedne strane, potrebno je poboljšati učinkovitost svjetlosnog čipa; s druge strane, tehnologiju pakiranja LED uređaja za napajanje potrebno je poboljšati, počevši od konstrukcijskog dizajna, tehnologije materijala i tehnologije procesa, te poboljšavanja proizvoda. Učinkovitost izdvajanja svjetlosnog paketa.
Elementi paketa koji utječu na učinkovitost izdvajanja svjetlosti
Tehnologija raspodjele topline
Za svjetlosnu diodu sastavljenu od PN spajanja, kada struja naprijed teče iz PN spajanja, PN spoj ima toplinski gubitak, koji se zrači u zrak ljepljivim ljepilom, materijalom za posuđe, hladnjakom itd. ., u procesu. Neki materijali imaju toplinsku impedansu koja blokira protok topline, odnosno toplinski otpor, što je fiksna vrijednost određena veličinom, strukturom i materijalom uređaja. Neka toplinski otpor LED bude Rth (° C / W), a snaga rasipanja topline PD (W). U ovom trenutku porast temperature PN spoja zbog gubitka struje iznosi:
T (° C) = Rth × PD.
Temperatura PN spoja je:
TJ = TA + Rth × PD
Gdje je TA temperatura okoline. Kako temperatura spoja raste, vjerojatnost rekombinacije luminiscencije PN spoja se smanjuje, a svjetlina LED smanjuje. Istodobno, zbog povećanja porasta temperature uslijed gubitka topline, svjetlina LED više neće nastaviti proporcionalno rasti struji, što ukazuje na toplinsku zasićenost. Uz to, kako temperatura spoja raste, vršna valna duljina luminescencije također će se odmicati prema dugoj valnoj duljini, oko 0,2-0,3 nm / ° C, što je za bijelu LED dobivenu miješanjem YAG fosfora obloženog plavim čipom. Odljev uzrokuje neusklađenost uzbudne valne duljine fosfora, smanjujući na taj način ukupnu svjetlosnu učinkovitost bijelog LED-a i uzrokujući promjenu temperature bijele boje.
Za LED diode snage, pogonska struja je obično nekoliko stotina milimetara ili više, a gustoća struje PN spoja je vrlo velika, pa je porast temperature PN spoja vrlo očit. Za pakiranje i primjene, kako smanjiti toplinski otpor proizvoda, kako bi se toplina stvorena PN spojem što prije raspršila, ne samo da može poboljšati struju zasićenja proizvoda, poboljšati svjetlosnu učinkovitost proizvoda , ali i poboljšati pouzdanost i vijek trajanja proizvoda. , Kako bi se smanjila toplinska otpornost proizvoda, izbor ambalažnog materijala je posebno važan, uključujući toplotne sudopere, ljepila itd., Toplinski otpor svakog materijala je nizak, odnosno potrebna je toplinska vodljivost da bi bila dobra. Drugo, konstrukcijski dizajn treba biti razuman, toplinska vodljivost između materijala treba kontinuirano uskladiti, a toplinska veza između materijala dobra je, izbjegavajući usko grlo rasipanja u kanalu provođenja topline i osiguravajući raspodjelu topline od unutarnje do unutarnje vanjski sloj. Istovremeno, potrebno je osigurati da se toplina raspodjeljuje u vremenu prema unaprijed dizajniranom kanalu za raspodjelu topline.
2. Odabir ljepila za punjenje
Prema zakonu loma, kada svjetlost upada iz optički gustog medija u medij koji širi svjetlost, kad kut pada dosegne određenu vrijednost, odnosno veći ili jednak kritičnom kutu, dolazi do pune emisije. U slučaju GaN plavog čipa, indeks loma materijala GaN iznosi 2,3. Kada se svjetlost emitira iz unutrašnjosti kristala u zrak, kritični kut θ0 = sin-1 (n2 / n1) prema zakonu loma.
Tamo gdje je n2 jednak 1, tj. Indeks loma zraka, a n1 je indeks loma GaN, iz kojeg se izračunava da je kritični kut θ0 približno 25,8 stupnjeva. U ovom slučaju, svjetlost koja se može emitirati je samo svjetlost unutar čvrstog kuta upadnog kuta ≤ 25,8 stupnjeva. Navodi se da je vanjska kvantna učinkovitost trenutnog GaN čipa oko 30% -40%, a samim tim i zbog unutarnje apsorpcije kristala čipa. Udio svjetlosti koji se može emitirati izvan kristala je mali. Navodi se da je vanjska kvantna učinkovitost GaN čipova trenutno oko 30% -40%. Slično tome, svjetlost koju čip emitira kroz materijal u obliku kapsule u prostor, a također se razmatra utjecaj materijala na učinkovitost vađenja svjetlosti.
Zbog toga je za poboljšanje učinkovitosti izdvajanja svjetlosti u paketu proizvoda LED potrebno povećati vrijednost n2, odnosno povećati indeks loma ambalažnog materijala, kako bi se povećao kritični kut proizvoda, na taj način poboljšava svjetlosnu učinkovitost proizvoda u paketu. Istodobno, materijal za kapsulu apsorbira svjetlost manje. Da bi se povećao udio emitirane svjetlosti, oblik pakiranja je poželjno lučni ili hemisferni, tako da kada se svjetlost usmjerava iz inkapsulirajućeg materijala u zrak, gotovo okomito pada na sučelje, tako da nema potpune refleksije proizvodi se.
3. Obrada refleksije
Postoje dva glavna aspekta tretmana refleksije. Jedan je tretman refleksije unutar čipa, a drugi je odraz svjetla pomoću materijala za kapsulu. Obrada refleksije iznutra i izvana poboljšava omjer svjetlosti koji se emitira iz unutrašnjosti čipa i smanjuje unutarnju apsorpciju čipa. Poboljšajte svjetlosnu učinkovitost LED proizvoda za napajanje. Iz perspektive pakiranja, LED diode za napajanje obično ugrađuju strujne čipove na metalne nosače ili podloge sa reflektirajućim šupljinama. Reflektivne šupljine tipa nosača uglavnom koriste galvansko posipanje za poboljšanje refleksije, dok su reflektirajuće šupljine tipa podloge uglavnom polirane. U modu se obrada oplate također provodi u uvjetima, ali na gornje dvije metode obrade utječe preciznost kalupa i procesa, a reflektirajuća šupljina nakon tretmana ima određeni refleksni efekt, ali nije idealan , Trenutno je refleksna šupljina tipa supstrata izrađena u Kini. Zbog nedovoljne preciznosti poliranja ili oksidacije sloja metala, refleksni efekt je loš, što uzrokuje da se puno svjetla apsorbira nakon udara u područje refleksije i ne može se reflektirati na površinu koja emitira svjetlo prema predviđenom stanju cilja, što rezultira konačnim rezultatom. Učinkovitost ekstrakcije svjetlosti nakon pakiranja je mala.
Kroz razna istraživanja i eksperimente razvili smo postupak obrade refleksije koristeći obloge od organskog materijala s neovisnim pravima intelektualnog vlasništva. Kroz ovaj postupak svjetlost koja se reflektira u nosnu šupljinu apsorbira se vrlo malo, a većina njih se može koristiti. Svjetlost koja ga udara odražava se na površinu koja izlazi. Učinkovitost ekstrakcije svjetlosti na tako obrađenom proizvodu može se povećati za 30% do 50% u usporedbi s onom prije tretmana. Naše trenutne LED svjetlosti s bijelim svjetlom od 1 W imaju svjetlosnu učinkovitost od 40-50 lm / W (rezultati ispitivanja na daljinskom ispitivaču spektralne analize PMS-50) i postižu dobre rezultate u pakiranju.
4. Izbor i presvlaka fosfora
Za bijele LED žarulje, porast svjetlosne učinkovitosti je također povezan s izborom fosfora i postupkom. Da bi se poboljšala učinkovitost fosfora za poticanje plavog čipa, prvo bi trebao biti prikladan izbor fosfora, uključujući valnu dužinu pobude, veličinu čestica, učinkovitost pobuđenja itd., A potrebno je sveobuhvatno vrednovanje, uzimajući u obzir računaju različita svojstva. Drugo, premaz fosfora treba biti ujednačen, poželjno da je debljina sloja ljepila na svakoj površini koja emitira svjetlost, jednolična, kako bi se izbjeglo da lokalna svjetlost ne može biti emitirana zbog neravne debljine, i kvaliteta spota može se poboljšati.
Dobar toplinski dizajn značajno utječe na poboljšanje svjetlosne učinkovitosti LED proizvoda, a također je preduvjet za osiguravanje vijeka i pouzdanosti proizvoda. Dobro dizajniran kanal za izlaz svjetla fokusiran je na strukturni dizajn, odabir materijala i obradu procesa reflektirajuće šupljine, ljepilo za punjenje itd., I može učinkovito poboljšati učinkovitost crpljenja svjetlosti LED snage. Za bijele LED diode tipa snage, izbor fosfora i oblikovanje procesa također su presudni za poboljšanje mjesta i poboljšanje svjetlosne učinkovitosti.