LED, tiež známa ako zdroj osvetlenia štvrtej generácie alebo zdroj zeleného svetla, má vlastnosti úspory energie, ochrany životného prostredia, dlhej životnosti a malej veľkosti. Je široko používaný v rôznych oblastiach, ako je indikácia, displej, dekorácia, podsvietenie, všeobecné osvetlenie a mestské nočné scény. Podľa rôznych funkcií použitia sa dá rozdeliť do piatich kategórií: informačný displej, signálne svetlá, automobilové svietidlá, podsvietenie LCD obrazovky a všeobecné osvetlenie.
Bežné LED svetlá majú nedostatky ako nedostatočná svietivosť, čo vedie k nedostatočnej obľúbenosti. LED svetlá typu napájania majú výhody, ako je vysoký jas a dlhá životnosť, ale majú technické problémy, ako je balenie. Nižšie je uvedená stručná analýza faktorov, ktoré ovplyvňujú účinnosť zberu svetla obalov LED typu napájania.

1. Technológia odvodu tepla
Pri svetelných diódach zložených z PN prechodov, keď cez PN prechod preteká dopredný prúd, PN prechod zažíva tepelné straty. Toto teplo je vyžarované do vzduchu cez lepidlo, zapuzdrené materiály, chladiče atď. Počas tohto procesu má každá časť materiálu tepelnú impedanciu, ktorá bráni tepelnému toku, známemu ako tepelný odpor. Tepelný odpor je pevná hodnota určená veľkosťou, štruktúrou a materiálmi zariadenia.
Za predpokladu, že tepelný odpor svetelnej diódy je Rth (℃/W) a výkon rozptylu tepla je PD (W), nárast teploty PN prechodu spôsobený tepelnou stratou prúdu je:
T (℃) = Rth & Times; PD
Teplota PN prechodu je:
TJ=TA+Rth&TIMEs; PD
Medzi nimi je TA teplota okolia. V dôsledku zvýšenia teploty prechodu klesá pravdepodobnosť luminiscenčnej rekombinácie PN prechodu, čo má za následok zníženie jasu svetelnej diódy. Medzitým v dôsledku zvýšenia teploty spôsobeného tepelnými stratami sa jas svetelnej diódy už nebude ďalej zvyšovať proporcionálne s prúdom, čo naznačuje jav tepelnej saturácie. Okrem toho, keď sa teplota prechodu zvyšuje, špičková vlnová dĺžka emitovaného svetla sa tiež posunie smerom k dlhším vlnovým dĺžkam, približne 0,2-0,3 nm/℃. Pre biele LED diódy získané zmiešaním YAG fluorescenčného prášku potiahnutého čipmi modrého svetla spôsobí posun vlnovej dĺžky modrého svetla nesúlad s excitačnou vlnovou dĺžkou fluorescenčného prášku, čím sa zníži celková svetelná účinnosť bielych LED a spôsobí sa zmeny farby bieleho svetla. teplota.
Pre výkonové diódy vyžarujúce svetlo je hnací prúd vo všeobecnosti niekoľko stoviek miliampérov alebo viac a prúdová hustota PN prechodu je veľmi vysoká, takže nárast teploty PN prechodu je veľmi významný. Pokiaľ ide o balenie a aplikácie, ako znížiť tepelný odpor produktu tak, aby sa teplo generované PN prechodom čo najskôr rozptýlilo, môže nielen zlepšiť saturačný prúd a svetelnú účinnosť produktu, ale aj zvýšiť spoľahlivosť a životnosť výrobku. Na zníženie tepelného odporu produktu je obzvlášť dôležitý výber obalových materiálov, vrátane chladičov, lepidiel atď. Tepelný odpor každého materiálu by mal byť nízky, čo si vyžaduje dobrú tepelnú vodivosť. Po druhé, konštrukčný návrh by mal byť primeraný, s nepretržitým prispôsobovaním tepelnej vodivosti medzi materiálmi a dobrými tepelnými spojeniami medzi materiálmi, aby sa predišlo problémom s rozptylom tepla v tepelných kanáloch a zabezpečilo by sa odvádzanie tepla z vnútorných do vonkajších vrstiev. Zároveň je potrebné zabezpečiť z procesu, aby sa teplo odvádzalo včas podľa vopred navrhnutých kanálov na odvod tepla.

2. Výber plniaceho lepidla
Podľa zákona lomu, keď svetlo dopadá z hustého média do riedkeho média, úplná emisia nastáva, keď uhol dopadu dosiahne určitú hodnotu, to znamená väčšiu alebo rovnú kritickému uhlu. Pre GaN modré čipy je index lomu GaN materiálu 2,3. Keď je svetlo vyžarované z vnútra kryštálu smerom do vzduchu, podľa zákona lomu je kritický uhol θ0=sin-1 (n2/n1).
Medzi nimi sa n2 rovná 1, čo je index lomu vzduchu, a n1 je index lomu GaN. Preto je vypočítaný kritický uhol 90 asi 25,8 stupňa. V tomto prípade jediné svetlo, ktoré možno vyžarovať, je svetlo v rámci priestorového priestorového uhla ≤ 25,8 stupňa. Podľa správ je vonkajšia kvantová účinnosť čipov GaN v súčasnosti okolo 30% -40%. Preto v dôsledku vnútornej absorpcie kryštálu čipu je podiel svetla, ktoré môže byť vyžarované mimo kryštálu, veľmi malý. Podľa správ je vonkajšia kvantová účinnosť čipov GaN v súčasnosti okolo 30% -40%. Podobne svetlo vyžarované čipom musí prejsť cez obalový materiál a preniesť sa do priestoru a je potrebné zvážiť aj vplyv materiálu na účinnosť zberu svetla.
Preto, aby sa zlepšila efektivita zberu svetla pri balení produktov LED, je potrebné zvýšiť hodnotu n2, to znamená zvýšiť index lomu obalového materiálu, aby sa zvýšil kritický uhol produktu a tým zlepšiť svetelnú účinnosť balenia produktu. Zároveň by mal mať zapuzdrovací materiál menšiu absorpciu svetla. Aby sa zvýšil podiel vyžarovaného svetla, je najlepšie mať na obale oblúkový alebo polguľový tvar. Týmto spôsobom, keď je svetlo vyžarované z obalového materiálu do vzduchu, je takmer kolmé na rozhranie a už nedochádza k úplnému odrazu.

3. Spracovanie odrazu
Existujú dva hlavné aspekty úpravy odrazom: jedným je úprava odrazom vo vnútri čipu a druhým je odraz svetla obalovým materiálom. Prostredníctvom úpravy vnútorného aj vonkajšieho odrazu sa zvyšuje podiel svetla vyžarovaného zvnútra čipu, znižuje sa absorpcia vo vnútri čipu a zlepšuje sa svetelná účinnosť výkonových LED produktov. Pokiaľ ide o balenie, výkonové LED diódy zvyčajne zostavujú čipy výkonového typu na kovových držiakoch alebo substrátoch s reflexnými dutinami. Reflexná dutina typu konzoly je zvyčajne pokovovaná, aby sa zlepšil efekt odrazu, zatiaľ čo reflexná dutina typu substrátu je zvyčajne leštená a môže byť ošetrená galvanickým pokovovaním, ak to podmienky dovolia. Vyššie uvedené dva spôsoby úpravy sú však ovplyvnené presnosťou a procesom formy a spracovaná reflexná dutina má určitý odrazový efekt, ale nie je ideálny. V súčasnosti je pri výrobe reflexných dutín typu substrátu v Číne v dôsledku nedostatočnej presnosti leštenia alebo oxidácie kovových povlakov efekt odrazu slabý. To vedie k tomu, že po dosiahnutí odrazovej plochy sa absorbuje veľa svetla, ktoré sa nemôže odrážať na povrch vyžarujúci svetlo, ako sa očakávalo, čo vedie k nízkej účinnosti zberu svetla po konečnom balení.

4. Výber a poťahovanie fluorescenčného prášku
V prípade bielych výkonových LED súvisí zlepšenie svetelnej účinnosti aj s výberom fluorescenčného prášku a procesnou úpravou. Aby sa zlepšila účinnosť excitácie modrých čipov fluorescenčným práškom, výber fluorescenčného prášku by mal byť vhodný, vrátane excitačnej vlnovej dĺžky, veľkosti častíc, účinnosti excitácie atď., a malo by sa vykonať komplexné posúdenie s cieľom zvážiť rôzne faktory výkonu. Po druhé, povlak fluorescenčného prášku by mal byť rovnomerný, pokiaľ možno s rovnomernou hrúbkou adhéznej vrstvy na každom povrchu čipu vyžarujúceho svetlo, aby sa predišlo nerovnomernej hrúbke, ktorá môže spôsobiť, že miestne svetlo nebude možné vyžarovať, a tiež sa zlepší kvalita svetelného bodu.

Prehľad:
Dobrý dizajn odvodu tepla zohráva významnú úlohu pri zlepšovaní svetelnej účinnosti produktov LED a je tiež predpokladom pre zabezpečenie životnosti a spoľahlivosti produktu. Dobre navrhnutý svetelný výstupný kanál so zameraním na štrukturálny dizajn, výber materiálu a procesné spracovanie reflexných dutín, plniacich lepidiel atď., môže účinne zlepšiť účinnosť zberu svetla výkonových LED diód. Pre bielu LED diódu typu napájania je výber fluorescenčného prášku a procesný dizajn tiež rozhodujúci pre zlepšenie veľkosti bodu a svetelnej účinnosti.