A hagyományos LED-ek általában konzolosak, kis teljesítményű, epoxigyantaba vannak burkolva, és a teljes fényáram nem nagy, és a nagy fényerőt csak speciális világításként lehet használni. A LED-chip technológia és a csomagolási technológia kifejlesztésével a fénysugár LED-es termékek iránti keresletre adott válaszként a teljesítmény-LED-ek fokozatosan beléptek a piacra. A teljesítménytípusú LED-nek általában egy fénykibocsátó chip van elhelyezve, amely egy hűtőborda hűtőbordájára van helyezve, és egy optikai lencse van összeállítva egy bizonyos optikai térbeli eloszlás elérése érdekében, és a lencse alacsony feszültségű, rugalmas szilikonnal van feltöltve.
A LED-eknek be kell lépniük a világítás területére, hogy az otthoni napi világítást elérjék. Még mindig sok problémát kell megoldani, amelyek közül a legfontosabb a fényhatékonyság. Jelenleg a hatalmas LED-ek által jelentett legnagyobb lumenhatékonyság a piacon mintegy 50 lm / W körül van, ami messze van a háztartási napi világítás követelményeitől. A LED-ek világítási hatékonyságának javítása érdekében egyrészt javítani kell a fénykibocsátó chip hatékonyságát; másrészt a teljesítmény-LED-ek csomagolási technológiáját tovább kell fejleszteni a szerkezeti tervezés, az anyagtechnológia és a technológiai technológia, valamint a termék javítása révén. A csomagolás fényelnyelési hatékonysága.
Először is, a csomagelemek, amelyek befolyásolják a fénykibocsátás hatékonyságát
1. Hőelvezetési technológia
Egy PN-csomópontból álló fénykibocsátó dióda esetében, amikor a PN-csomópontból egy előremenő áram folyik, a PN-csomópont hőveszteséggel rendelkezik, amelyet egy ragasztó ragasztó, egy üreges anyag, egy hűtőborda stb. ., a folyamat. Néhány anyag termikus impedanciája megakadályozza a hőáramlást, vagyis a hőállóságot, amely egy fix érték, amelyet az eszköz mérete, szerkezete és anyaga határoz meg. Hagyja, hogy a LED termikus ellenállása legyen Rth (° C / W), és a hőelnyelési teljesítmény PD (W) legyen. Ekkor az áram hővesztesége miatt a PN-csomópont hőmérséklet-emelkedése:
T (° C) = R × × PD.
A PN csomópont hőmérséklete:
TJ = TA + R × × PD
Ahol TA a környezeti hőmérséklet. Ahogy a csomópont hőmérséklete emelkedik, a PN csomópont lumineszcencia rekombináció valószínűsége csökken, és a LED fényereje csökken. Ugyanakkor a hőveszteség következtében fellépő hőmérsékletnövekedés miatt a LED fényereje nem fog tovább növekedni az árammal arányosan, jelezve a termikus telítettséget. Ezen túlmenően, amint a csatlakozási hőmérséklet emelkedik, a lumineszcencia csúcs hullámhossza a hosszú hullámhossz felé is elmozdul, körülbelül 0,2-0,3 nm / ° C, ami a kék LED-sel bevont YAG-foszfor összekeverésével kapott fehér LED-nek felel meg. A sodródás ellentmondást okoz a foszfor gerjesztési hullámhosszával, ezáltal csökkentve a fehér LED teljes fényerősségét, és megváltoztatja a fehér színhőmérsékletet.
A teljesítmény LED-ek esetében a hajtásáram általában több száz milliamper vagy annál nagyobb, és a PN-csomópont aktuális sűrűsége nagyon nagy, így a PN-csomópont hőmérsékletemelkedése nagyon nyilvánvaló. Csomagolás és alkalmazás esetén, hogyan lehet csökkenteni a termék termikus ellenállását, hogy a PN csomópont által termelt hő a lehető leghamarabb elosztható legyen, ne csak javítsa a termék telítési áramát, javítsa a termék fényerősségét , hanem javítja a termék megbízhatóságát és élettartamát. . A termék termikus ellenállásának csökkentése érdekében különösen fontos a csomagolóanyagok kiválasztása, beleértve a hűtőbordákat, ragasztókat stb., Az egyes anyagok hőállósága alacsony, azaz a hővezető képességnek jónak kell lennie. Másodszor, a szerkezeti kialakításnak ésszerűnek kell lennie, az anyagok közötti hővezető képességet folyamatosan össze kell hangolni, és az anyagok közötti hőcsatlakozásnak jónak kell lennie, elkerülve a hővezető csatornában a hőelvezetés szűk keresztmetszetét, és biztosítva a belső és a hőhatást. a külső réteget. Ugyanakkor biztosítani kell, hogy a hőt az előre tervezett hőelvezetési csatorna szerint időben eloszlatják.
2. A ragasztó kiválasztása
A fénytörés törvénye szerint, amikor a fény az optikailag sűrű közegről a fény diffúziós közegre esik, amikor az incidensszög egy bizonyos értéket ér el, azaz nagyobb vagy egyenlő a kritikus szöggel, teljes kibocsátás történik. GaN kék chip esetén a GaN anyag törésmutatója 2,3, és amikor a kristály belsejéből fényt bocsát ki a levegőbe, a kritikus szög θ0 = sin-1 (n2 / n1) a következőképpen: a törés törvénye.
Ahol n2 1, azaz a levegő törésmutatója, és n1 a GaN törésmutatója, amelyből a kritikus szög θ0 kiszámítása körülbelül 25,8 fok. Ebben az esetben a kibocsátandó fény csak az incidensszög ≤ 25,8 fokos szögben lévő fénye. Úgy tűnik, hogy a jelenlegi GaN-chip külső kvantum-hatékonysága körülbelül 30% -40%, ezért a chip kristály belső abszorpciója miatt. A kristályon kívül kibocsátható fény aránya kicsi. Úgy tűnik, hogy a GaN chipek külső kvantumhatékonysága jelenleg 30-40% körül van. Hasonlóképpen, a chip által kibocsátott fény a kapszulázó anyagon keresztül a térbe kerül, és az anyag hatását a fénykibocsátási hatékonyságra is figyelembe vesszük.
Ezért a LED termékcsomag fénykibocsátási hatékonyságának javítása érdekében meg kell növelni az n2 értékét, azaz növelni a csomagolóanyag törésmutatóját, hogy növelje a termék kritikus szögét. ezáltal javítja a termék fényerősségét. Ugyanakkor a kapszulázó anyag kevésbé szívja fel a fényt. A kibocsátott fény arányának növelése érdekében a csomagolás alakja előnyösen ívelt vagy félgömb alakú, úgyhogy amikor a fény a kapszulázó anyagból a levegőbe irányul, akkor szinte merőleges az interfészre, úgyhogy nincs teljes visszaverődés. gyártott.
3. Reflexiós feldolgozás
A reflexió kezelés két fő szempontja van. Az egyik a visszaverődés a chipen belül, a másik pedig a fény visszaverődése a kapszulázó anyag által. A belső és a külső reflexió kezelés javítja a chip belsejéből kibocsátott fény arányát és csökkenti a chip belső abszorpcióját. Javítsa a LED-es LED-ek fényerejét. A csomagolás szempontjából a teljesítményjelző LED-ek általában a fémlemezekre vagy fényvisszaverő üregekkel ellátott aljzatokra szerelik az áramkört. A visszaverődés javítása érdekében általában a gömb alakú fényvisszaverő üregek galvanizálást alkalmaznak, míg a szubsztrát típusú fényvisszaverő üregek általában polírozottak. Az üzemmódban a bevonatkezelést szintén körülmények között hajtjuk végre, de a fenti két kezelési módszert befolyásolja a penész és a folyamat pontossága, és a visszaverő üreg a kezelés után bizonyos reflexiós hatást mutat, de nem ideális . Jelenleg a szubsztrát típusú fényvisszaverő üreg Kínában készül. A fémlemez réteg elégtelen polírozási pontossága vagy oxidációja miatt a visszaverődés hatása gyenge, ami a fényvisszaverő felületen való bekövetkezés után sok fényt abszorbeál, és nem tükröződik a fénykibocsátó felületre a tervezett módon ezáltal a végeredményt eredményezi. A csomagolás után a könnyű extrakciós hatékonyság alacsony.
Különböző kutatások és kísérletek révén kifejlesztettünk egy reflexiós kezelési folyamatot, melynek során a szerves anyag bevonatok független szellemi tulajdonjogokkal rendelkeznek. Ezzel az eljárással a hordozóüregbe visszaverődő fény nagyon kevéssé felszívódik, és legtöbbjük használható. A fénybe ütő fény visszaverődik a fénykibocsátó felületre. Az így kezelt termék fényelnyelési hatékonysága 30% -kal 50% -kal növelhető a kezelés előtti szinthez képest. Jelenlegi 1W-os fehér fényerősségű LED-jeink fényereje 40-50lm / W (tesztelési eredmények egy távoli PMS-50 spektrális analízis-tesztelővel), és jó eredményeket értek el.
4. Foszfor kiválasztás és bevonás
A fehér teljesítményű LED-ek esetében a fényhatékonyság növekedése a foszfor és a folyamat kiválasztásával is összefügg. A foszfor hatékonyságának javítása érdekében a kék chip stimulálásához először is a foszfor kiválasztását megfelelőnek kell lennie, beleértve a gerjesztési hullámhosszot, a részecskeméretet, a gerjesztési hatékonyságot stb., És átfogó értékelést kell végezni, figyelembe véve a különböző tulajdonságait. Másodszor, a foszfor bevonatának egyenletesnek kell lennie, előnyösen a fénykibocsátó chip mindegyik fénykibocsátó felületén lévő ragasztóréteg vastagsága egyenletes, hogy a helyi fény ne tudjon kiegyenlíteni az egyenetlen vastagság miatt, és a helyszín minősége javítható.
Másodszor, a következtetés
A jó termikus tervezés jelentős hatással van a LED-es LED-ek világítási hatékonyságának javítására, és előfeltétele a termék élettartamának és megbízhatóságának. A jól megtervezett könnyű kilépési csatorna itt a fényvisszaverő üreg, a töltő ragasztó, stb. Szerkezeti tervezésére, anyagválasztására és folyamatkezelésére utal, amely hatékonyan javíthatja a teljesítmény-LED fényelnyelési hatékonyságát. Az energiafogyasztású fehér LED-ek esetében a foszforkiválasztás és a folyamattervezés kritikus fontosságú a javított helyszín és a jobb fényhatékonyság szempontjából.