LEDje znan kot vir svetlobe četrte generacije ali vir zelene svetlobe. Ima značilnosti varčevanja z energijo, varstva okolja, dolge življenjske dobe in majhne prostornine. Široko se uporablja na različnih področjih, kot so indikacija, zaslon, dekoracija, osvetlitev ozadja, splošna razsvetljava in mestna nočna scena. Glede na različne funkcije ga lahko razdelimo v pet kategorij: informacijski zaslon, signalna svetilka, luči vozila, osvetlitev ozadja LCD in splošna osvetlitev.

KonvencionalenLED svetilkeimajo pomanjkljivosti, kot je nezadostna svetlost, kar povzroči nezadostno penetracijo. Svetilka Power LED ima prednosti zadostne svetlosti in dolge življenjske dobe, vendar ima Power LED tehnične težave, kot je embalaža. Tukaj je kratka analiza dejavnikov, ki vplivajo na učinkovitost odvajanja svetlobe embalaže Power LED.

Dejavniki pakiranja, ki vplivajo na učinkovitost odvajanja svetlobe

1. Tehnologija odvajanja toplote

Pri svetlečih diodah, sestavljenih iz PN-spojnice, ko prednji tok teče iz PN-spojnice, PN-spojišče izgubi toploto. Ta toplota se oddaja v zrak skozi lepilo, material za lončenje, hladilno telo itd. V tem procesu ima vsak del materiala toplotno impedanco, ki preprečuje pretok toplote, to je toplotni upor. Toplotna upornost je fiksna vrednost, ki jo določajo velikost, struktura in material naprave.

Naj bo toplotna upornost LED rth (℃ / W) in toplotna disipacijska moč PD (W). V tem času se temperatura PN spoja zaradi toplotne izgube toka dvigne na:

T(℃)=Rth&TImes; PD

Temperatura PN spoja:

TJ=TA+Rth&TImes; PD

Kjer je TA temperatura okolja. Povišanje temperature spoja bo zmanjšalo verjetnost rekombinacije svetlobnega oddajanja spoja PN in zmanjšala se bo svetlost LED. Hkrati se zaradi povečanja dviga temperature zaradi izgube toplote svetlost LED ne bo več povečevala sorazmerno s tokom, kar pomeni, da kaže toplotno nasičenost. Poleg tega se bo s povišanjem temperature spoja najvišja valovna dolžina luminescence premaknila v smer dolgih valov, približno 0,2–0,3 nm / ℃. Za belo LED, pridobljeno z mešanjem fosforja YAG, prevlečenega z modrim čipom, bo odmik modre valovne dolžine povzročil neusklajenost z valovno dolžino vzbujanja fosforja, kar bo zmanjšalo splošno svetlobno učinkovitost bele LED in spremenilo barvno temperaturo bele svetlobe.

Za power LED je pogonski tok na splošno več kot stotine Ma, gostota toka PN spoja pa je zelo velika, zato je dvig temperature PN spoja zelo očiten. Za embalažo in uporabo, kako zmanjšati toplotno odpornost izdelka in čim prej razpršiti toploto, ki jo ustvari spoj PN, lahko ne samo izboljša tok nasičenja izdelka in izboljša svetlobno učinkovitost izdelka, temveč tudi izboljša zanesljivost in življenjska doba izdelka. Da bi zmanjšali toplotno odpornost izdelkov, je najprej še posebej pomembna izbira embalažnih materialov, vključno s toplotnim odvodom, lepilom itd. Toplotna odpornost vsakega materiala mora biti nizka, kar pomeni, da mora imeti dobro toplotno prevodnost . Drugič, strukturna zasnova mora biti razumna, toplotna prevodnost med materiali mora biti nenehno usklajena, toplotna prevodnost med materiali pa mora biti dobro povezana, da se izognemo ozkemu grlu odvajanja toplote v kanalu za prevod toplote in zagotovimo odvajanje toplote iz od notranje do zunanje plasti. Hkrati je treba zagotoviti, da se toplota pravočasno odvaja po vnaprej oblikovanem kanalu za odvajanje toplote.

2. Izbira polnila

V skladu z zakonom o lomu, ko svetloba vpade iz lahkega gostega medija v lahek redki medij, ko vpadni kot doseže določeno vrednost, to je večjo ali enako kritičnemu kotu, bo prišlo do polne emisije. Za modri čip GaN je lomni količnik materiala GaN 2,3. Ko se svetloba oddaja iz notranjosti kristala v zrak, je v skladu z zakonom o lomu kritični kot θ 0=sin-1(n2/n1)。

Kjer je N2 enak 1, to je lomni količnik zraka, N1 pa je Ganov lomni količnik, iz katerega se izračuna kritični kot θ 0 je približno 25,8 stopinj. V tem primeru je edina svetloba, ki se lahko oddaja, svetloba znotraj prostorskega prostorskega kota z vpadnim kotom ≤ 25,8 stopinj. Poroča se, da je zunanja kvantna učinkovitost Gan čipa približno 30 % – 40 %. Zato je zaradi notranje absorpcije kristala čipa delež svetlobe, ki se lahko oddaja zunaj kristala, zelo majhen. Poroča se, da je zunanja kvantna učinkovitost Gan čipa približno 30 % – 40 %. Podobno naj bi se svetloba, ki jo oddaja čip, prenašala v prostor skozi embalažni material, upoštevati pa je treba tudi vpliv materiala na učinkovitost odvajanja svetlobe.

Zato je treba za izboljšanje učinkovitosti ekstrakcije svetlobe embalaže izdelkov LED povečati vrednost N2, to je povečati lomni količnik embalažnega materiala, da se izboljša kritični kot izdelka, da se izboljša embalaža svetlobni izkoristek izdelka. Hkrati mora biti absorpcija svetlobe embalažnih materialov majhna. Da bi izboljšali delež izhodne svetlobe, je oblika embalaže po možnosti obokana ali polkrogla, tako da je svetloba, ko se oddaja iz embalažnega materiala v zrak, skoraj pravokotna na vmesnik, tako da ni popolnega odboja.

3. Obdelava refleksije

Obstajata dva glavna vidika obdelave refleksije: ena je obdelava refleksije znotraj čipa, druga pa refleksija svetlobe od embalažnih materialov. Z obdelavo notranjega in zunanjega odboja je mogoče izboljšati razmerje svetlobnega toka, ki ga oddaja čip, zmanjšati notranjo absorpcijo čipa in izboljšati svetlobno učinkovitost izdelkov Power LED. Kar zadeva embalažo, napajalna LED dioda običajno sestavi napajalni čip na kovinsko podlago ali substrat z odbojno votlino. Odbojna votlina nosilnega tipa na splošno uporablja galvanizacijo za izboljšanje odbojnega učinka, medtem ko odbojna votlina osnovne plošče na splošno uporablja poliranje. Če je mogoče, bo izvedena obdelava z galvanizacijo, vendar na zgornji dve metodi obdelave vplivata natančnost kalupa in postopek. Obdelana odsevna votlina ima določen odbojni učinek, vendar ni idealen. Trenutno je zaradi nezadostne natančnosti poliranja ali oksidacije kovinske prevleke učinek odboja odsevne votline podlage, izdelane na Kitajskem, slab, zaradi česar se veliko svetlobe absorbira po streljanju v odsevno območje in se ne more odbiti do površina, ki oddaja svetlobo, glede na pričakovani cilj, kar ima za posledico nizko učinkovitost ekstrakcije svetlobe po končnem pakiranju.

4. Izbor fosforja in prevleka

Za bele močne LED je izboljšanje svetlobne učinkovitosti povezano tudi z izbiro fosforja in obdelavo postopka. Da bi izboljšali učinkovitost vzbujanja fosforja modrega čipa, bi morala biti najprej ustrezna izbira fosforja, vključno z valovno dolžino vzbujanja, velikostjo delcev, učinkovitostjo vzbujanja itd., ki jih je treba celovito oceniti in upoštevati vse zmogljivosti. Drugič, prevleka fosforja mora biti enakomerna, po možnosti mora biti debelina lepilne plasti na vsaki svetleči površini čipa, ki oddaja svetlobo, enakomerna, da ne prepreči oddajanja lokalne svetlobe zaradi neenakomerne debeline, ampak izboljša tudi kakovost svetlobne točke.

pregled:

Dobra zasnova odvajanja toplote ima pomembno vlogo pri izboljšanju svetlobne učinkovitosti izdelkov Power LED in je tudi predpostavka za zagotavljanje življenjske dobe in zanesljivosti izdelkov. Dobro zasnovan kanal za izhod svetlobe se tukaj osredotoča na strukturno zasnovo, izbiro materiala in procesno obdelavo refleksijske votline in polnilnega lepila, kar lahko učinkovito izboljša učinkovitost odvajanja svetlobe močnih LED. Za močbela LED, sta tudi izbira fosforja in načrtovanje postopka zelo pomembna za izboljšanje točke in svetlobne učinkovitosti.