LEDείναι γνωστή ως πηγή φωτισμού τέταρτης γενιάς ή πηγή πράσινου φωτός. Έχει τα χαρακτηριστικά εξοικονόμησης ενέργειας, προστασίας του περιβάλλοντος, μεγάλης διάρκειας ζωής και μικρού όγκου. Χρησιμοποιείται ευρέως σε διάφορους τομείς όπως η ένδειξη, η προβολή, η διακόσμηση, ο οπίσθιος φωτισμός, ο γενικός φωτισμός και η αστική νυχτερινή σκηνή. Ανάλογα με τις διαφορετικές λειτουργίες, μπορεί να χωριστεί σε πέντε κατηγορίες: οθόνη πληροφοριών, λυχνία σήματος, λάμπες οχήματος, οπίσθιος φωτισμός LCD και γενικός φωτισμός.

ΣυμβατικόςΛαμπτήρες LEDέχουν ελλείψεις όπως ανεπαρκής φωτεινότητα, η οποία οδηγεί σε ανεπαρκή διείσδυση. Η λυχνία LED ισχύος έχει τα πλεονεκτήματα της επαρκής φωτεινότητας και της μεγάλης διάρκειας ζωής, αλλά η τροφοδοσία LED έχει τεχνικές δυσκολίες όπως η συσκευασία. Ακολουθεί μια σύντομη ανάλυση των παραγόντων που επηρεάζουν την απόδοση εξαγωγής φωτός της συσκευασίας LED ισχύος.

Παράγοντες συσκευασίας που επηρεάζουν την απόδοση εξαγωγής φωτός

1. Τεχνολογία απαγωγής θερμότητας

Για τη δίοδο εκπομπής φωτός που αποτελείται από διασταύρωση PN, όταν το μπροστινό ρεύμα ρέει έξω από τη διασταύρωση PN, η διασταύρωση PN έχει απώλεια θερμότητας. Αυτή η θερμότητα ακτινοβολείται στον αέρα μέσω κόλλας, υλικού γλάστρας, ψύκτρας κ.λπ. σε αυτή τη διαδικασία, κάθε μέρος του υλικού έχει μια θερμική αντίσταση για να αποτρέψει τη ροή θερμότητας, δηλαδή τη θερμική αντίσταση. Η θερμική αντίσταση είναι μια σταθερή τιμή που καθορίζεται από το μέγεθος, τη δομή και το υλικό της συσκευής.

Έστω η θερμική αντίσταση του LED είναι rth (℃ / W) και η θερμική ισχύς απαγωγής είναι PD (W). Αυτή τη στιγμή, η θερμοκρασία της σύνδεσης PN που προκαλείται από τη θερμική απώλεια του ρεύματος αυξάνεται σε:

T(℃)=Rth&TIMEs; Π.Δ

Θερμοκρασία διασταύρωσης PN:

TJ=TA+Rth&TIMEs; Π.Δ

Όπου TA είναι η θερμοκρασία περιβάλλοντος. Η αύξηση της θερμοκρασίας της διασταύρωσης θα μειώσει την πιθανότητα ανασυνδυασμού της διασταύρωσης PN που εκπέμπει φως και η φωτεινότητα του LED θα μειωθεί. Ταυτόχρονα, λόγω της αύξησης της αύξησης της θερμοκρασίας που προκαλείται από την απώλεια θερμότητας, η φωτεινότητα του LED δεν θα αυξάνεται πλέον ανάλογα με το ρεύμα, δηλαδή δείχνει θερμικό κορεσμό. Επιπλέον, με την αύξηση της θερμοκρασίας διασταύρωσης, το μέγιστο μήκος κύματος της φωταύγειας θα μετατοπιστεί επίσης προς την κατεύθυνση του μακρού κύματος, περίπου 0,2-0,3 nm / ℃. Για το λευκό LED που λαμβάνεται με ανάμειξη φωσφόρου YAG επικαλυμμένο με μπλε τσιπ, η μετατόπιση του μπλε μήκους κύματος θα προκαλέσει ασυμφωνία με το μήκος κύματος διέγερσης του φωσφόρου, έτσι ώστε να μειωθεί η συνολική φωτεινή απόδοση του λευκού LED και να αλλάξει η θερμοκρασία χρώματος του λευκού φωτός.

Για τα LED ισχύος, το ρεύμα οδήγησης είναι γενικά πάνω από εκατοντάδες Ma και η πυκνότητα ρεύματος της διασταύρωσης PN είναι πολύ μεγάλη, επομένως η αύξηση της θερμοκρασίας της διασταύρωσης PN είναι πολύ εμφανής. Για τη συσκευασία και την εφαρμογή, πώς να μειώσετε τη θερμική αντίσταση του προϊόντος και να κάνετε τη θερμότητα που παράγεται από τη διασταύρωση PN να διαχέεται όσο το δυνατόν συντομότερα μπορεί όχι μόνο να βελτιώσει το ρεύμα κορεσμού του προϊόντος και να βελτιώσει τη φωτεινή απόδοση του προϊόντος, αλλά και να βελτιώσει την αξιοπιστία και διάρκεια ζωής του προϊόντος. Προκειμένου να μειωθεί η θερμική αντίσταση των προϊόντων, πρώτον, η επιλογή των υλικών συσκευασίας είναι ιδιαίτερα σημαντική, συμπεριλαμβανομένης της ψύκτρας, της κόλλας κ.λπ. η θερμική αντίσταση κάθε υλικού πρέπει να είναι χαμηλή, δηλαδή απαιτείται καλή θερμική αγωγιμότητα . Δεύτερον, ο δομικός σχεδιασμός θα πρέπει να είναι λογικός, η θερμική αγωγιμότητα μεταξύ των υλικών θα πρέπει να ταιριάζουν συνεχώς και η θερμική αγωγιμότητα μεταξύ των υλικών θα πρέπει να είναι καλά συνδεδεμένη, έτσι ώστε να αποφεύγεται η συμφόρηση απαγωγής θερμότητας στο κανάλι αγωγιμότητας θερμότητας και να διασφαλίζεται η απαγωγή θερμότητας από το εσωτερικό προς το εξωτερικό στρώμα. Ταυτόχρονα, είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί ότι η θερμότητα διαχέεται έγκαιρα σύμφωνα με το προσχεδιασμένο κανάλι απαγωγής θερμότητας.

2. Επιλογή πληρωτικού

Σύμφωνα με τον νόμο διάθλασης, όταν το φως προσπίπτει από πυκνό φως σε ελαφρύ αραιό μέσο, ​​όταν η γωνία πρόσπτωσης φτάσει σε μια ορισμένη τιμή, δηλαδή μεγαλύτερη ή ίση με την κρίσιμη γωνία, θα συμβεί πλήρης εκπομπή. Για το μπλε τσιπ GaN, ο δείκτης διάθλασης του υλικού GaN είναι 2,3. Όταν το φως εκπέμπεται από το εσωτερικό του κρυστάλλου στον αέρα, σύμφωνα με τον νόμο της διάθλασης, η κρίσιμη γωνία θ 0=sin-1(n2/n1).

Όπου το N2 είναι ίσο με 1, δηλαδή ο δείκτης διάθλασης του αέρα, και το N1 είναι ο δείκτης διάθλασης του Gan, από τον οποίο υπολογίζεται η κρίσιμη γωνία θ 0 είναι περίπου 25,8 μοίρες. Σε αυτή την περίπτωση, το μόνο φως που μπορεί να εκπέμπεται είναι το φως εντός της χωρικής στερεάς γωνίας με γωνία πρόσπτωσης ≤ 25,8 μοίρες. Αναφέρεται ότι η εξωτερική κβαντική απόδοση του Gan chip είναι περίπου 30% – 40%. Επομένως, λόγω της εσωτερικής απορρόφησης του κρυστάλλου τσιπ, η αναλογία φωτός που μπορεί να εκπέμπεται έξω από τον κρύσταλλο είναι πολύ μικρή. Αναφέρεται ότι η εξωτερική κβαντική απόδοση του Gan chip είναι περίπου 30% – 40%. Ομοίως, το φως που εκπέμπεται από το τσιπ θα πρέπει να μεταδίδεται στον χώρο μέσω του υλικού συσκευασίας και θα πρέπει επίσης να λαμβάνεται υπόψη η επίδραση του υλικού στην απόδοση εξαγωγής φωτός.

Επομένως, για να βελτιωθεί η απόδοση εξαγωγής φωτός της συσκευασίας προϊόντων LED, πρέπει να αυξηθεί η τιμή του N2, δηλαδή να αυξηθεί ο δείκτης διάθλασης του υλικού συσκευασίας για να βελτιωθεί η κρίσιμη γωνία του προϊόντος, ώστε να βελτιωθεί η συσκευασία φωτεινή απόδοση του προϊόντος. Ταυτόχρονα, η απορρόφηση φωτός των υλικών συσκευασίας θα πρέπει να είναι μικρή. Προκειμένου να βελτιωθεί η αναλογία του εξερχόμενου φωτός, το σχήμα της συσκευασίας είναι κατά προτίμηση τοξωτό ή ημισφαιρικό, έτσι ώστε όταν το φως εκπέμπεται από το υλικό συσκευασίας στον αέρα, να είναι σχεδόν κάθετο στη διεπαφή, οπότε δεν υπάρχει πλήρης ανάκλαση.

3. Επεξεργασία αντανάκλασης

Υπάρχουν δύο κύριες πτυχές της επεξεργασίας ανάκλασης: η μία είναι η επεξεργασία ανάκλασης μέσα στο τσιπ και η άλλη είναι η αντανάκλαση του φωτός από τα υλικά συσκευασίας. Μέσω της εσωτερικής και εξωτερικής επεξεργασίας ανάκλασης, ο λόγος ροής φωτός που εκπέμπεται από το τσιπ μπορεί να βελτιωθεί, η εσωτερική απορρόφηση του τσιπ μπορεί να μειωθεί και η φωτεινή απόδοση των προϊόντων LED ισχύος μπορεί να βελτιωθεί. Όσον αφορά τη συσκευασία, το power LED συνήθως συναρμολογεί το τσιπ ισχύος στο μεταλλικό στήριγμα ή στο υπόστρωμα με κοιλότητα ανάκλασης. Η κοιλότητα ανάκλασης τύπου υποστήριξης υιοθετεί γενικά την ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση για να βελτιώσει το αποτέλεσμα ανάκλασης, ενώ η κοιλότητα ανάκλασης της πλάκας βάσης υιοθετεί γενικά τη στίλβωση. Εάν είναι δυνατόν, θα πραγματοποιηθεί επεξεργασία ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης, αλλά οι δύο παραπάνω μέθοδοι επεξεργασίας επηρεάζονται από την ακρίβεια και τη διαδικασία του καλουπιού. Η επεξεργασμένη κοιλότητα ανάκλασης έχει ένα ορισμένο αποτέλεσμα ανάκλασης, αλλά δεν είναι ιδανική. Προς το παρόν, λόγω ανεπαρκούς ακρίβειας στίλβωσης ή οξείδωσης της μεταλλικής επίστρωσης, η επίδραση ανάκλασης της κοιλότητας ανάκλασης τύπου υποστρώματος που κατασκευάζεται στην Κίνα είναι κακή, γεγονός που οδηγεί στην απορρόφηση πολύ φωτός μετά τη λήψη στην περιοχή ανάκλασης και την αδυναμία ανάκλασης στην περιοχή επιφάνεια εκπομπής φωτός σύμφωνα με τον αναμενόμενο στόχο, με αποτέλεσμα χαμηλή απόδοση εξαγωγής φωτός μετά την τελική συσκευασία.

4. Επιλογή και επικάλυψη φωσφόρου

Για τα λευκά LED ισχύος, η βελτίωση της φωτεινής απόδοσης σχετίζεται επίσης με την επιλογή φωσφόρου και επεξεργασίας διεργασίας. Προκειμένου να βελτιωθεί η αποτελεσματικότητα της διέγερσης με φωσφόρο του blue chip, πρώτον, η επιλογή του φωσφόρου θα πρέπει να είναι κατάλληλη, συμπεριλαμβανομένου του μήκους κύματος διέγερσης, του μεγέθους των σωματιδίων, της απόδοσης διέγερσης κ.λπ., τα οποία πρέπει να αξιολογηθούν διεξοδικά και να ληφθούν υπόψη όλες οι επιδόσεις. Δεύτερον, η επίστρωση του φωσφόρου πρέπει να είναι ομοιόμορφη, κατά προτίμηση το πάχος του συγκολλητικού στρώματος σε κάθε επιφάνεια εκπομπής φωτός του τσιπ που εκπέμπει φως πρέπει να είναι ομοιόμορφο, ώστε να μην αποτρέπεται η εκπομπή τοπικού φωτός λόγω ανομοιόμορφου πάχους, αλλά βελτιώνει επίσης την ποιότητα του φωτεινού σημείου.

επισκόπηση:

Ο καλός σχεδιασμός απαγωγής θερμότητας παίζει σημαντικό ρόλο στη βελτίωση της φωτεινής απόδοσης των προϊόντων LED ισχύος και είναι επίσης η προϋπόθεση για τη διασφάλιση της διάρκειας ζωής και της αξιοπιστίας των προϊόντων. Το καλοσχεδιασμένο κανάλι εξόδου φωτός εδώ εστιάζει στη δομική σχεδίαση, την επιλογή υλικού και τη διαδικασία επεξεργασίας της κοιλότητας ανάκλασης και της κόλλας πλήρωσης, η οποία μπορεί να βελτιώσει αποτελεσματικά την απόδοση εξαγωγής φωτός των LED ισχύος. Για την εξουσίαλευκό LED, η επιλογή του φωσφόρου και ο σχεδιασμός της διαδικασίας είναι επίσης πολύ σημαντικά για τη βελτίωση της απόδοσης του σημείου και της φωτεινότητας.