Konvenčné LED diódy sú zvyčajne konzolového typu, zapuzdrené v epoxidovej živici, s nízkym výkonom a celkový svetelný tok nie je veľký a vysoký jas možno použiť iba ako špeciálne osvetlenie. S vývojom technológie čipov LED a technológie balenia v reakcii na dopyt po výrobkoch LED s vysokým tokom svetla v oblasti osvetlenia postupne vstúpili na trh výkonové LED. Výkonový typ LED má všeobecne čip vyžarujúci svetlo umiestnený na chladiči tepla a na ňom je zostavená optická šošovka na dosiahnutie určitého optického priestorového rozloženia a šošovka je vyplnená flexibilným silikónom s nízkym napätím.
Výkonové LED diódy musia vstúpiť do oblasti osvetlenia, aby sa dosiahlo denné osvetlenie v domácnosti. Stále je potrebné vyriešiť veľa problémov, z ktorých najdôležitejšia je svetelná účinnosť. V súčasnosti je najvyššia účinnosť lúmenu uvádzaná na trhu výkonovými LED diódami okolo 50 lm / W, čo zďaleka nie je z hľadiska potreby denného osvetlenia domácnosti. Na zlepšenie svetelnej účinnosti výkonovej LED sa musí na jednej strane zlepšiť účinnosť čipu vyžarujúceho svetlo; na druhej strane je potrebné ďalej zlepšovať technológiu balenia výkonových LED, počnúc štrukturálnym návrhom, materiálovou technológiou a technológiou spracovania a zlepšovaním produktu. Účinnosť extrakcie ľahkého balenia.
Prvky obalu, ktoré ovplyvňujú účinnosť odsávania svetla
Technológia rozptylu tepla
V prípade svetelnej diódy, ktorá sa skladá z PN spojenia, keď z prúdu PN prúdi dopredný prúd, má PN prechod tepelnú stratu, ktorá je vyžarovaná do vzduchu prostredníctvom lepidla, zalievacieho materiálu, chladiča atď. ., v procese. Niektoré materiály majú tepelnú impedanciu, ktorá blokuje tok tepla, to znamená tepelný odpor, čo je pevná hodnota určená veľkosťou, štruktúrou a materiálom zariadenia. Nechajte tepelný odpor LED byť Rth (° C / W) a výkon rozptylu tepla PD (W). V tomto okamihu vzrastie teplota PN spoja v dôsledku tepelnej straty prúdu:
T (° C) = Rt × PD.
Teplota PN spojenia je:
TJ = TA + Rth x PD
Kde TA je okolitá teplota. Keď teplota križovatky stúpa, znižuje sa pravdepodobnosť PN luminiscenčnej rekombinácie a jas LED sa znižuje. Súčasne, v dôsledku zvyšovania teploty v dôsledku tepelných strát, sa už jas LED diód neprestáva zvyšovať úmerne s prúdom, čo naznačuje tepelné nasýtenie. Okrem toho, keď sa teplota na križovatke zvyšuje, špičková vlnová dĺžka luminiscencie sa bude tiež pohybovať smerom k dlhej vlnovej dĺžke, približne 0,2 až 0,3 nm / ° C, čo je pre bielu LED získanú zmiešaním fosforu YAG potiahnutého modrým čipom. Drift spôsobuje nesúlad s excitačnou vlnovou dĺžkou fosforu, čím znižuje celkovú svetelnú účinnosť bielej LED a spôsobuje zmenu teploty bielej farby.
Pri napájacích LED diódach je hnací prúd spravidla niekoľko stoviek miliampér alebo viac a prúdová hustota spojenia PN je veľmi veľká, takže nárast teploty pripojenia PN je veľmi zrejmý. Pokiaľ ide o balenie a použitie, ako znížiť tepelný odpor výrobku tak, aby sa teplo generované spojom PN mohlo rozptýliť čo najskôr, nielenže môže zlepšiť saturačný prúd produktu, ale tiež zlepšiť svetelnú účinnosť produktu. , ale tiež zlepšiť spoľahlivosť a životnosť produktu. , Aby sa znížil tepelný odpor produktu, je zvlášť dôležitý výber obalových materiálov, vrátane chladičov, lepidiel atď., Tepelný odpor každého materiálu je nízky, to znamená, že tepelná vodivosť sa vyžaduje, aby bola dobrá. Po druhé, konštrukčné riešenie by malo byť primerané, tepelná vodivosť medzi materiálmi by mala byť neustále porovnávaná a tepelné spojenie medzi materiálmi je dobré, aby nedochádzalo k úzkemu miestu rozptylu tepla v kanáli vedenia tepla a aby sa zabezpečilo, že sa teplo odvádza z vnútorného do vonkajšiu vrstvu. Súčasne je potrebné zaistiť, aby sa teplo rozptýlilo včas podľa vopred navrhnutého kanála na rozptyl tepla.
2. Výber plniaceho lepidla
Podľa zákona lomu, keď svetlo dopadá z opticky hustého média na médium rozptyľujúce svetlo, keď dopadajúci uhol dosiahne určitú hodnotu, to znamená väčšiu alebo rovnú kritickému uhlu, dôjde k úplnej emisii. V prípade modrého čipu GaN je index lomu materiálu GaN 2,3. Keď je svetlo emitované z vnútra kryštálu do vzduchu, kritický uhol θ0 = sin-1 (n2 / n1) podľa zákona lomu.
Ak je n2 rovné 1, tj index lomu vzduchu, a n1 je index lomu GaN, z ktorého je vypočítaný kritický uhol 9 približne 25,8 stupňa. V tomto prípade svetlo, ktoré sa môže vyžarovať, je iba svetlo vo vnútri pevného uhla dopadajúceho uhla ≤ 25,8 stupňa. Uvádza sa, že vonkajšia kvantová účinnosť súčasného čipu GaN je asi 30% až 40%, a preto je dôsledkom vnútornej absorpcie kryštálu čipu. Podiel svetla, ktorý môže byť emitovaný mimo kryštálu, je malý. Uvádza sa, že externá kvantová účinnosť GaN čipov je v súčasnosti okolo 30% - 40%. Podobne svetlo emitované čipom je prenášané enkapsulačným materiálom do priestoru a tiež sa berie do úvahy vplyv materiálu na účinnosť extrakcie svetla.
Preto, aby sa zlepšila účinnosť extrakcie svetla v balení produktu LED, je potrebné zvýšiť hodnotu n2, to znamená zvýšiť index lomu obalového materiálu, aby sa zvýšil kritický uhol produktu, čím sa zvýši svetelná účinnosť produktu. Súčasne enkapsulačný materiál absorbuje svetlo menej. Aby sa zvýšil podiel emitovaného svetla, tvar balenia je výhodne klenutý alebo pologuľovitý, takže keď je svetlo nasmerované zo zapuzdrovacieho materiálu do vzduchu, je takmer kolmo dopadajúce na rozhranie, takže nedochádza k žiadnemu úplnému odrazu. sa vyrába.
3. Spracovanie odrazov
Existujú dva hlavné aspekty zaobchádzania s odrazom. Jedným z nich je ošetrenie odrazom vo vnútri čipu a druhým je odraz svetla enkapsulačným materiálom. Reflexné ošetrenie vo vnútri a zvonku zlepšuje podiel svetla vyžarovaného z vnútra čipu a znižuje vnútornú absorpciu čipu. Zlepšenie svetelnej účinnosti výkonových produktov LED. Z hľadiska balenia výkonové LED diódy zvyčajne pripevňujú energetické čipy na kovové konzoly alebo substráty s reflexnými dutinami. Reflexné dutiny konzolového typu sa všeobecne používajú na zlepšenie odrazu elektrolytickým pokovovaním, zatiaľ čo reflexné dutiny substrátového typu sa všeobecne leštia. V režime sa povrchová úprava tiež uskutočňuje za podmienok, ale vyššie uvedené dva spôsoby úpravy sú ovplyvnené presnosťou formy a postupu a reflexná dutina po spracovaní má určitý odrazový efekt, ale nie je to ideálne. , V súčasnosti sa reflexná dutina substrátového typu vyrába v Číne. V dôsledku nedostatočnej presnosti leštenia alebo oxidácie kovovej pokovovacej vrstvy je odrazový efekt slabý, čo spôsobuje, že po dopadnutí na odrazovú plochu sa absorbuje veľké množstvo svetla a nedá sa odraziť na povrch vyžarujúci svetlo podľa zamýšľaného účelu. cieľ, čo vedie k konečnému výsledku. Účinnosť odsávania svetla po zabalení je nízka.
Prostredníctvom rôznych výskumov a experimentov sme vyvinuli proces úpravy odrazu pomocou povlakov z organických materiálov s nezávislými právami duševného vlastníctva. Týmto procesom sa svetlo odrazené do nosnej dutiny absorbuje veľmi málo a môže sa použiť väčšina z nich. Svetlo dopadajúce naň sa odráža na povrchu vystupujúcom z svetla. Účinnosť extrakcie svetla takto ošetreného produktu sa môže zvýšiť o 30% až 50% v porovnaní s účinnosťou pred spracovaním. Naše súčasné 1W biele svetelné diódy LED majú svetelnú účinnosť 40 - 50 lm / W (výsledky testov na diaľkovom testovači spektrálnej analýzy PMS-50) a dosiahli dobré výsledky balenia.
4. Výber a poťahovanie fosforu
V prípade diód LED s bielym výkonom sa zvýšenie svetelnej účinnosti týka aj výberu fosforu a procesu. Aby sa zlepšila účinnosť fosforu na stimuláciu modrého čipu, v prvom rade by mal byť vhodný výber fosforu vrátane excitačnej vlnovej dĺžky, veľkosti častíc, účinnosti excitácie atď. A vyžaduje sa komplexné vyhodnotenie, berúc do úvahy účet rôzne vlastnosti. Po druhé, povlak z fosforu by mal byť rovnomerný, výhodne je hrúbka vrstvy lepidla každého povrchu emitujúceho svetlo čipu emitujúceho svetlo rovnomerná, aby sa predišlo tomu, že miestne svetlo nemôže byť emitované kvôli nerovnomernej hrúbke, a kvalita miesta sa môže zlepšiť.
Dobrá tepelná konštrukcia má významný vplyv na zlepšenie svetelnej účinnosti výkonových LED produktov a je tiež predpokladom na zabezpečenie životnosti a spoľahlivosti produktu. Dobre navrhnutý výstupný kanál svetla sa zameriava na konštrukčné riešenie, výber materiálu a spracovanie procesu reflexnej dutiny, plniaceho lepidla atď. A môže účinne zlepšiť účinnosť odsávania svetla výkonovej LED. V prípade výkonových bielych diód LED je výber fosforu a návrh procesu rozhodujúci pre zlepšenie miesta a zlepšenie svetelnej účinnosti.