LED, znan tudi kot vir svetlobe četrte generacije ali vir zelene svetlobe, ima značilnosti varčevanja z energijo, varstva okolja, dolge življenjske dobe in majhne velikosti. Široko se uporablja na različnih področjih, kot so indikacija, zaslon, dekoracija, osvetlitev ozadja, splošna razsvetljava in urbani nočni prizori. Glede na različne funkcije uporabe ga lahko razdelimo v pet kategorij: informacijski zaslon, signalne luči, avtomobilske svetilke, osvetlitev LCD zaslona in splošna razsvetljava.
Običajne LED luči imajo pomanjkljivosti, kot je nezadostna svetlost, kar vodi v premajhno priljubljenost. Power LED luči imajo prednosti, kot sta visoka svetlost in dolga življenjska doba, vendar imajo tehnične težave, kot je embalaža. Spodaj je kratka analiza dejavnikov, ki vplivajo na učinkovitost pridobivanja svetlobe embalaže Power LED.

1. Tehnologija odvajanja toplote
Pri svetlečih diodah, sestavljenih iz PN-spojov, ko skozi PN-spoj teče tok naprej, PN-spoj izgubi toploto. Ta toplota se oddaja v zrak skozi lepilo, materiale za inkapsulacijo, toplotne odvode itd. Med tem procesom ima vsak del materiala toplotno impedanco, ki preprečuje pretok toplote, kar je znano kot toplotni upor. Toplotna upornost je fiksna vrednost, ki jo določajo velikost, struktura in materiali naprave.
Ob predpostavki, da je toplotni upor svetleče diode Rth (℃/W) in moč odvajanja toplote PD (W), je dvig temperature PN spoja, ki ga povzroči toplotna izguba toka:
T (℃)=Rth&TImes; PD
Temperatura PN spoja je:
TJ=TA+Rth&TImes; PD
Med njimi je TA temperatura okolja. Zaradi povečanja temperature spoja se zmanjša verjetnost rekombinacije luminescence PN spoja, kar povzroči zmanjšanje svetlosti svetleče diode. Medtem pa se zaradi povečanja temperature zaradi izgube toplote svetlost svetleče diode ne bo več povečevala sorazmerno s tokom, kar kaže na pojav toplotne nasičenosti. Poleg tega, ko se temperatura spoja poveča, se bo največja valovna dolžina oddane svetlobe premaknila proti daljšim valovnih dolžinam, približno 0,2-0,3 nm/℃. Za bele LED diode, pridobljene z mešanjem fluorescentnega praška YAG, prevlečenega s čipi modre svetlobe, bo odmik valovne dolžine modre svetlobe povzročil neujemanje z valovno dolžino vzbujanja fluorescentnega prahu, s čimer se bo zmanjšala skupna svetlobna učinkovitost belih LED in povzročila spremembe v barvi bele svetlobe. temperatura.
Pri močnostnih svetlečih diodah je pogonski tok na splošno več sto miliamperov ali več, gostota toka PN-spojnice pa je zelo visoka, zato je dvig temperature PN-spojnice zelo velik. Za embalažo in aplikacije, kako zmanjšati toplotno odpornost izdelka, tako da se lahko toplota, ki jo ustvari PN-spoj, čim prej razprši, lahko ne le izboljša tok nasičenja in svetlobno učinkovitost izdelka, ampak tudi poveča zanesljivost in življenjsko dobo izdelka. Da bi zmanjšali toplotno odpornost izdelka, je še posebej pomembna izbira embalažnih materialov, vključno s toplotnimi odvodi, lepili itd. Toplotna odpornost vsakega materiala mora biti nizka, kar zahteva dobro toplotno prevodnost. Drugič, konstrukcijska zasnova mora biti razumna, z neprekinjenim ujemanjem toplotne prevodnosti med materiali in dobrimi toplotnimi povezavami med materiali, da se izognemo ozkim grlom pri odvajanju toplote v toplotnih kanalih in zagotovimo odvajanje toplote iz notranjih v zunanje plasti. Hkrati je treba iz procesa zagotoviti pravočasno odvajanje toplote po vnaprej načrtovanih odvodnih kanalih.

2. Izbira polnilnega lepila
V skladu z zakonom o lomu, ko svetloba vpada iz gostega medija v redek medij, pride do popolne emisije, ko vpadni kot doseže določeno vrednost, to je večjo ali enako kritičnemu kotu. Za modre čipe GaN je lomni količnik materiala GaN 2,3. Ko se svetloba oddaja iz notranjosti kristala proti zraku, je po lomnem zakonu kritični kot θ 0=sin-1 (n2/n1).
Med njimi je n2 enak 1, kar je lomni količnik zraka, n1 pa je lomni količnik GaN. Zato je kritični kot θ 0 izračunan na približno 25,8 stopinj. V tem primeru je edina svetloba, ki se lahko oddaja, svetloba znotraj prostorskega prostorskega kota ≤ 25,8 stopinj. Glede na poročila je zunanja kvantna učinkovitost GaN čipov trenutno okoli 30% -40%. Zato je zaradi notranje absorpcije kristala čipa delež svetlobe, ki se lahko oddaja zunaj kristala, zelo majhen. Glede na poročila je zunanja kvantna učinkovitost GaN čipov trenutno okoli 30% -40%. Podobno mora svetloba, ki jo oddaja čip, preiti skozi embalažni material in se prenesti v vesolje, upoštevati pa je treba tudi vpliv materiala na učinkovitost zbiranja svetlobe.
Zato je za izboljšanje učinkovitosti zbiranja svetlobe embalaže izdelkov LED potrebno povečati vrednost n2, to je povečati lomni količnik embalažnega materiala, da se poveča kritični kot izdelka in s tem izboljšati svetlobno učinkovitost embalaže izdelka. Hkrati mora imeti material za inkapsulacijo manjšo absorpcijo svetlobe. Da bi povečali delež oddane svetlobe, je najbolje imeti embalažo obokano ali polkroglo obliko. Na ta način, ko se svetloba oddaja iz embalažnega materiala v zrak, je skoraj pravokotna na vmesnik in ni več podvržena popolnemu odboju.

3. Obdelava refleksije
Obstajata dva glavna vidika odbojne obdelave: ena je odbojna obdelava znotraj čipa, druga pa je odboj svetlobe od embalažnega materiala. Z obdelavo notranjega in zunanjega odboja se poveča delež svetlobe, ki se oddaja iz notranjosti čipa, zmanjša se absorpcija znotraj čipa in izboljša svetlobna učinkovitost izdelkov Power LED. Kar zadeva embalažo, močne LED diode običajno sestavljajo močne čipe na kovinskih nosilcih ali podlagah z odsevnimi votlinami. Odsevna votlina tipa nosilca je običajno prevlečena, da se izboljša odbojni učinek, medtem ko je odsevna votlina podlage običajno polirana in je lahko obdelana z galvanizacijo, če to dopuščajo pogoji. Vendar pa na zgornji dve metodi obdelave vplivata natančnost kalupa in postopek, obdelana odsevna votlina pa ima določen odbojni učinek, vendar ni idealen. Trenutno je pri proizvodnji odsevnih votlin tipa podlage na Kitajskem zaradi nezadostne natančnosti poliranja ali oksidacije kovinskih prevlek učinek refleksije slab. Posledica tega je, da se absorbira veliko svetlobe, potem ko doseže odbojno območje, ki se ne more odbiti od površine, ki oddaja svetlobo, kot je bilo pričakovano, kar vodi do nizke učinkovitosti zbiranja svetlobe po končnem pakiranju.

4. Izbira in nanos fluorescenčnega prahu
Za bele močne LED je izboljšanje svetlobne učinkovitosti povezano tudi z izbiro fluorescenčnega prahu in procesno obdelavo. Da bi izboljšali učinkovitost vzbujanja modrih žetonov s fluorescentnim prahom, mora biti izbor fluorescentnega prahu ustrezen, vključno z valovno dolžino vzbujanja, velikostjo delcev, učinkovitostjo vzbujanja itd., in opraviti je treba celovito oceno, da se upoštevajo različni dejavniki učinkovitosti. Drugič, prevleka fluorescentnega prahu mora biti enakomerna, po možnosti z enakomerno debelino lepilne plasti na vsaki površini čipa, ki oddaja svetlobo, da se izognemo neenakomerni debelini, ki lahko povzroči nezmožnost oddajanja lokalne svetlobe, in tudi izboljšati kakovost svetlobne točke.

Pregled:
Dobra zasnova odvajanja toplote ima pomembno vlogo pri izboljšanju svetlobne učinkovitosti izdelkov Power LED in je tudi predpogoj za zagotavljanje življenjske dobe in zanesljivosti izdelka. Dobro zasnovan svetlobni izhodni kanal, s poudarkom na konstrukcijski zasnovi, izbiri materiala in procesni obdelavi odsevnih votlin, polnilnih lepil itd., lahko učinkovito izboljša učinkovitost pridobivanja svetlobe močnih LED diod. Za močnostno belo LED sta izbira fluorescenčnega prahu in zasnova postopka prav tako ključna za izboljšanje velikosti točke in svetlobne učinkovitosti.