Pokročilá zařízení Efektivní výrobaKonvenční LED diody jsou obecně bracket typu, zapouzdřený v epoxidové pryskyřici, s malým výkonem, a celkový světelný tok není velký, a vysoký jas může být používán jen jako některé zvláštní osvětlení. S vývojem technologie LED čipových technologií a obalových technologií, v reakci na poptávku po vysoce svítivých LED diodových výrobcích v oblasti osvětlení, postupně vstoupily na trh výkonové LED diody. Výkonová LED dioda má obecně čip vyzařující světlo umístěný na chladiči tepla jímky a optická čočka je na něm sestavena pro dosažení určitého optického prostorového rozložení a čočka je vyplněna pružným silikonem s nízkým napětím.
Výkonové LED dioda musí vstoupit do oblasti osvětlení a dosáhnout tak denního osvětlení v domácnosti. Stále je třeba vyřešit mnoho problémů, z nichž nejdůležitější je světelná účinnost. V současné době dosahuje nejvyšší účinnost lumenů uváděná výkonovými LED na trhu kolem 50 lm / W, což je daleko od požadavků denního osvětlení domácnosti. Aby se zlepšila světelná účinnost výkonové LED, je na jedné straně třeba zlepšit účinnost čipu vyzařujícího světlo; na druhé straně je třeba dále zdokonalit obalovou technologii výkonové LED, a to od konstrukčního návrhu, technologie materiálů a technologických procesů až po zlepšení výrobku. Účinnost extrakce světla.
Za prvé, prvky balení, které ovlivňují účinnost extrakce světla
1. Technologie odvádění tepla
Pro světlo emitující diodu složenou z křižovatky PN, když proudí dopředný proud z křižovatky PN, má křižovatka PN tepelnou ztrátu, která je vyzařována do vzduchu přes lepící lepidlo, zalévací materiál, chladič atd. ., v průběhu. Některé materiály mají tepelnou impedanci, která blokuje tepelný tok, tj. Tepelný odpor, což je pevná hodnota určená velikostí, strukturou a materiálem zařízení. Tepelný odpor LED musí být Rth (° C / W) a výkon odvodu tepla PD (W). V této době vzroste teplota vzestupu PN v důsledku tepelných ztrát proudu:
T (° C) = Rt × PD.
Teplota přechodu PN je:
TJ = TA + Rx × PD
Kde TA je teplota okolí. Jak teplota spoje stoupá, pravděpodobnost rekombinace luminiscence PN spojení klesá a jas LED klesá. Současně, vzhledem ke zvyšování nárůstu teploty v důsledku tepelných ztrát, nebude jas LED dále zvyšovat úměrně s proudem, což indikuje tepelnou saturaci. Kromě toho, jak stoupá teplota spoje, bude vrcholová vlnová délka luminiscence také driftovat směrem k dlouhé vlnové délce, asi 0,2 až 0,3 nm / ° C, což je pro bílou LED diodu získanou smícháním fosforu YAG potaženého modrým čipem. Drift způsobuje nesoulad s excitační vlnovou délkou fosforu, čímž se snižuje celková světelná účinnost bílé LED diody a dochází ke změně teploty bílé barvy.
Pro výkonové LED diody je hnací proud obecně několik set miliampérů nebo více a proudová hustota PN křižovatky je velmi velká, takže vzestup teploty PN křižovatky je velmi zřejmý. Pro balení a aplikace, jak snížit tepelný odpor výrobku, takže teplo vytvořené PN křižovatkou může být rozptýleno co nejdříve, nejen může zlepšit saturační proud produktu, zlepšit světelnou účinnost výrobku , ale také zlepšují spolehlivost a životnost výrobku. . Aby se snížil tepelný odpor výrobku, je výběr obalových materiálů obzvláště důležitý, včetně tepelných jímek, lepidel atd., Tepelný odpor každého materiálu je nízký, to znamená, že tepelná vodivost musí být dobrá. Za druhé, konstrukční návrh by měl být rozumný, tepelná vodivost mezi materiály by měla být nepřetržitě přizpůsobena a tepelné spojení mezi materiály by mělo být dobré, aby se zabránilo úzkému místu pro odvádění tepla v kanálu vedení tepla a aby se zajistilo odvádění tepla z vnitřního prostoru do vnitřního prostoru. vnější vrstvu. Současně je nutné zajistit, aby bylo teplo rozptýleno v čase podle předem navrženého kanálu odvádění tepla.
2. Výběr lepidla
Podle zákona lomu, když světlo dopadá z opticky hustého média na světlo rozptylující médium, když úhel dopadu dosáhne určité hodnoty, tj. Větší nebo rovné kritickému úhlu, dojde k úplnému vyzařování. V případě GaN modrého čipu je index lomu materiálu GaN 2,3 a když je světlo emitováno z vnitřku krystalu do vzduchu, kritický úhel θ0 = sin-1 (n2 / n1) podle zákon lomu.
Kde n2 se rovná 1, tj. Indexu lomu vzduchu, a n1 je index lomu GaN, z něhož se kritický úhel O0 vypočítá jako přibližně 25,8 stupně. V tomto případě je světlo, které může být emitováno, pouze světlo v pevném úhlu dopadajícího úhlu ≤ 25,8 stupňů. Uvádí se, že vnější kvantová účinnost stávajícího GaN čipu je asi 30% - 40%, a proto v důsledku vnitřní absorpce čipového krystalu. Podíl světla, který může být emitován mimo krystal, je malý. Uvádí se, že vnější kvantová účinnost čipů GaN je v současné době kolem 30% - 40%. Podobně je světlo vyzařované čipem přenášeno zapouzdřujícím materiálem do prostoru a uvažuje se také účinek materiálu na účinnost extrakce světla.
Proto, aby se zlepšila účinnost extrakce světla výrobkového balení LED, je nutné zvýšit hodnotu n2, to znamená zvýšit index lomu obalového materiálu, aby se zvýšil kritický úhel produktu, čímž se zlepší světelná účinnost balení výrobku. Současně absorbující materiál absorbuje světlo méně. Aby se zvýšil podíl emitovaného světla, je tvar obalu s výhodou obloukový nebo polokulovitý, takže když je světlo nasměrováno ze zapouzdřujícího materiálu do vzduchu, je téměř kolmo dopadající na rozhraní, takže žádný úplný odraz se vyrábí.
3. Zpracování odrazů
Existují dva hlavní aspekty léčby reflexe. Jedním z nich je reflexní ošetření uvnitř čipu a druhé je odraz světla zapouzdřeným materiálem. Ošetření vnitřních a vnějších odrazů zlepšuje podíl světla vyzařovaného z vnitřku čipu a snižuje vnitřní absorpci čipu. Zlepšete světelnou účinnost LED diod. Z hlediska balení jsou výkonové LED obvykle montovány na kovové konzoly nebo substráty s reflexními dutinami. Reflexní dutiny konzolového typu obecně používají elektrolytické pokovování pro zlepšení odrazu, zatímco reflexní dutiny substrátového typu jsou obecně leštěny. V režimu se pokovování také provádí za podmínek, ale výše uvedené dva způsoby zpracování jsou ovlivněny přesností formy a procesu a reflexní dutina po ošetření má určitý odrazový účinek, ale není ideální. . V současné době se v Číně vyrábí reflexní dutina substrátového typu. V důsledku nedostatečné přesnosti leštění nebo oxidace vrstvy pokovování je odrazový účinek špatný, což způsobuje, že po dopadu na odrazovou plochu je mnoho světla absorbováno a nemůže být odraženo na povrch vyzařující světlo podle zamýšleného výsledkem je konečný výsledek. Účinnost extrakce světla po balení je nízká.
Prostřednictvím různých výzkumů a experimentů jsme vyvinuli proces reflexní léčby s použitím povlaků z organických materiálů s nezávislými právy duševního vlastnictví. Tímto procesem je světlo odražené do nosné dutiny absorbováno velmi málo a většina z nich může být použita. Světlo, které dopadá, se odráží na povrch výstupu světla. Účinnost extrakce světla takto ošetřeného produktu může být zvýšena o 30% až 50% ve srovnání s účinností před zpracováním. Naše současné LED diody o výkonu 1 W mají světelnou účinnost 40-50 lm / W (výsledky testů na vzdáleném spektrálním analyzátoru PMS-50) a dosáhly dobrých výsledků balení.
4. Výběr fosforu a jeho potažení
U bílých výkonových LED diod se zvyšování světelné účinnosti vztahuje také na volbu fosforu a procesu. Aby se zlepšila účinnost fosforu ke stimulaci modrého čipu, měla by být vhodná volba fosforu, včetně excitační vlnové délky, velikosti částic, účinnosti excitace atd., A vyžaduje se komplexní vyhodnocení s přihlédnutím k různým faktorům. vlastnosti. Za druhé, povlak fosforu by měl být rovnoměrný, s výhodou je tloušťka vrstvy lepidla každé plochy vyzařující světlo emitující čip stejnoměrná, aby se zabránilo tomu, že by místní světlo nemohlo být emitováno v důsledku nerovnoměrné tloušťky, a kvalitu spotu lze zlepšit.
Za druhé, závěr
Dobrá tepelná konstrukce má významný vliv na zlepšení světelné účinnosti výkonových LED produktů a je také předpokladem pro zajištění životnosti a spolehlivosti výrobku. Dobře navržený výstupní kanál světla, zde se odkazuje na konstrukční návrh, výběr materiálu a zpracování procesu reflexní dutiny, plnícího lepidla atd., Které mohou účinně zlepšit účinnost extrakce světla výkonové LED. Pro výkonné bílé LED diody jsou výběr fosforu a procesní proces rozhodující pro zlepšení spotu a lepší světelnou účinnost.