LEDبه عنوان منبع روشنایی نسل چهارم یا منبع نور سبز شناخته می شود. دارای ویژگی های صرفه جویی در انرژی، حفاظت از محیط زیست، عمر طولانی و حجم کم است. به طور گسترده ای در زمینه های مختلف مانند نمایش، نمایش، دکوراسیون، نور پس زمینه، نور عمومی و صحنه شب شهری استفاده می شود. با توجه به عملکردهای مختلف، می توان آن را به پنج دسته تقسیم کرد: نمایش اطلاعات، چراغ سیگنال، لامپ خودرو، نور پس زمینه LCD و روشنایی عمومی.

متعارفلامپ های ال ای دیدارای کاستی هایی مانند روشنایی ناکافی است که منجر به نفوذ ناکافی می شود. لامپ LED پاور دارای مزایای روشنایی کافی و عمر طولانی است، اما LED برق دارای مشکلات فنی مانند بسته بندی است. در اینجا تجزیه و تحلیل مختصری از عوامل موثر بر راندمان استخراج نور بسته بندی LED قدرت ارائه شده است.

عوامل بسته بندی موثر بر راندمان استخراج نور

1. فن آوری اتلاف گرما

برای دیود ساطع کننده نور که از اتصال PN تشکیل شده است، هنگامی که جریان رو به جلو از اتصال PN خارج می شود، اتصال PN دارای اتلاف حرارت است. این گرما از طریق چسب، مواد گلدان، هیت سینک و غیره به هوا تابش می شود در این فرآیند، هر قسمت از ماده دارای امپدانس حرارتی برای جلوگیری از جریان گرما، یعنی مقاومت حرارتی است. مقاومت حرارتی یک مقدار ثابت است که توسط اندازه، ساختار و مواد دستگاه تعیین می شود.

بگذارید مقاومت حرارتی LED rth (℃ / W) و قدرت اتلاف حرارتی PD (W) باشد. در این زمان، دمای اتصال PN ناشی از اتلاف حرارتی جریان به:

T(℃)=Rth&TIMEs; PD

دمای اتصال PN:

TJ=TA+Rth&TIME; PD

جایی که TA دمای محیط است. افزایش دمای محل اتصال احتمال بازترکیب ساطع نور اتصال PN را کاهش می دهد و روشنایی LED کاهش می یابد. در عین حال به دلیل افزایش دمای ناشی از اتلاف حرارت، روشنایی LED دیگر متناسب با جریان افزایش نمی یابد، یعنی اشباع حرارتی را نشان می دهد. علاوه بر این، با افزایش دمای محل اتصال، طول موج اوج لومینسانس نیز به جهت موج بلند، در حدود 0.2-0.3nm / ℃ رانش می شود. برای LED سفید به دست آمده با مخلوط کردن فسفر YAG پوشش داده شده توسط تراشه آبی، رانش طول موج آبی باعث عدم تطابق با طول موج تحریک فسفر می شود، به طوری که کارایی نوری کلی LED سفید را کاهش می دهد و دمای رنگ نور سفید را تغییر می دهد.

برای LED قدرت، جریان محرک به طور کلی بیش از صدها میلی آمپر است، و چگالی جریان اتصال PN بسیار زیاد است، بنابراین افزایش دمای اتصال PN بسیار واضح است. برای بسته بندی و کاربرد، نحوه کاهش مقاومت حرارتی محصول و اتلاف گرمای تولید شده توسط اتصال PN در اسرع وقت نه تنها می تواند جریان اشباع محصول را بهبود بخشد و راندمان نوری محصول را بهبود بخشد، بلکه باعث بهبود قابلیت اطمینان و عمر مفید محصول برای کاهش مقاومت حرارتی محصولات، اولاً انتخاب مواد بسته بندی از جمله هیت سینک، چسب و ... اهمیت ویژه ای دارد. مقاومت حرارتی هر ماده باید کم باشد، یعنی لازم است رسانایی حرارتی خوبی داشته باشد. . ثانیاً، طراحی ساختاری باید معقول باشد، هدایت حرارتی بین مواد باید به طور مداوم مطابقت داشته باشد، و هدایت حرارتی بین مواد باید به خوبی متصل شود، تا از گلوگاه اتلاف گرما در کانال هدایت گرما جلوگیری شود و از اتلاف گرما از لایه داخلی به بیرونی در عین حال، لازم است اطمینان حاصل شود که گرما طبق کانال اتلاف حرارت از قبل طراحی شده به موقع دفع می شود.

2. انتخاب پرکننده

طبق قانون شکست، زمانی که نور از محیط چگال نور به محیط پراکنده نور تابیده می شود، زمانی که زاویه تابش به مقدار معینی یعنی بزرگتر یا مساوی زاویه بحرانی برسد، گسیل کامل رخ می دهد. برای تراشه آبی GaN، ضریب شکست ماده GaN 2.3 است. هنگامی که نور از داخل کریستال به هوا گسیل می شود، طبق قانون شکست، زاویه بحرانی θ0=sin-1(n2/n1) است.

در جایی که N2 برابر با 1 است، یعنی ضریب شکست هوا، و N1 ضریب شکست گان است که زاویه بحرانی θ 0 از آن محاسبه می شود حدود 25.8 درجه است. در این حالت، تنها نوری که می‌توان ساطع کرد، نور درون زاویه جامد فضایی با زاویه برخورد ≤ 25.8 درجه است. گزارش شده است که راندمان کوانتومی خارجی تراشه گان حدود 30 تا 40 درصد است. بنابراین، به دلیل جذب درونی کریستال تراشه، نسبت نوری که می تواند به بیرون از کریستال ساطع شود بسیار کم است. گزارش شده است که راندمان کوانتومی خارجی تراشه گان حدود 30 تا 40 درصد است. به طور مشابه، نور ساطع شده توسط تراشه باید از طریق مواد بسته بندی به فضا منتقل شود و تأثیر مواد بر راندمان استخراج نور نیز باید در نظر گرفته شود.

بنابراین، برای بهبود راندمان استخراج نور بسته بندی محصولات LED، مقدار N2 باید افزایش یابد، یعنی ضریب شکست مواد بسته بندی باید افزایش یابد تا زاویه بحرانی محصول بهبود یابد تا بسته بندی بهبود یابد. راندمان نورانی محصول در عین حال، جذب نور مواد بسته بندی باید کم باشد. به منظور بهبود نسبت نور خروجی، شکل بسته ترجیحاً قوسی یا نیمکره است، به طوری که وقتی نور از مواد بسته بندی به هوا ساطع می شود، تقریباً عمود بر سطح مشترک باشد، بنابراین هیچ انعکاس کاملی وجود ندارد.

3. پردازش بازتاب

دو جنبه اصلی پردازش بازتاب وجود دارد: یکی پردازش بازتاب در داخل تراشه و دیگری بازتاب نور توسط مواد بسته بندی. از طریق پردازش بازتاب داخلی و خارجی، می توان نسبت شار نور ساطع شده از تراشه را بهبود بخشید، جذب داخلی تراشه را کاهش داد و راندمان نوری محصولات LED قدرت را بهبود بخشید. از نظر بسته بندی، LED پاور معمولاً تراشه قدرت را روی پایه فلزی یا بستر با حفره بازتابی مونتاژ می کند. حفره بازتابی نوع پشتیبانی عموماً از آبکاری الکتریکی برای بهبود اثر انعکاس استفاده می کند، در حالی که حفره بازتابی صفحه پایه عموماً پرداخت را انجام می دهد. در صورت امکان، عملیات آبکاری انجام می شود، اما دو روش تصفیه فوق تحت تأثیر دقت و فرآیند قالب قرار می گیرند، حفره بازتابی پردازش شده دارای اثر بازتابی خاصی است، اما ایده آل نیست. در حال حاضر، به دلیل دقت صیقل ناکافی یا اکسیداسیون پوشش فلزی، اثر بازتابی حفره بازتابی نوع بستر ساخت چین ضعیف است، که منجر به جذب نور زیادی پس از شلیک به ناحیه انعکاس می شود و قادر به انعکاس آن به ناحیه بازتابی نیست. سطح ساطع نور با توجه به هدف مورد انتظار، که منجر به راندمان استخراج نور کم پس از بسته بندی نهایی می شود.

4. انتخاب فسفر و پوشش

برای LED قدرت سفید، بهبود راندمان نوری نیز به انتخاب فسفر و تصفیه فرآیند مربوط می شود. به منظور بهبود راندمان تحریک فسفر تراشه آبی، اولاً انتخاب فسفر باید مناسب باشد، از جمله طول موج تحریک، اندازه ذرات، راندمان تحریک و غیره که نیاز به ارزیابی جامع و در نظر گرفتن تمام عملکرد دارند. ثانیاً پوشش فسفر باید یکنواخت باشد، ترجیحاً ضخامت لایه چسب روی هر سطح تابش نور تراشه نور ساطع کننده باید یکنواخت باشد تا از تابش نور موضعی به دلیل ضخامت ناهموار جلوگیری نشود. همچنین کیفیت نقطه نور را بهبود می بخشد.

نمای کلی:

طراحی خوب اتلاف گرما نقش مهمی در بهبود راندمان نوری محصولات LED قدرت ایفا می کند و همچنین پیش فرضی برای اطمینان از عمر مفید و قابلیت اطمینان محصولات است. کانال خروجی نور با طراحی خوب در اینجا بر طراحی ساختاری، انتخاب مواد و پردازش فرآیند حفره انعکاسی و چسب پرکننده تمرکز دارد که می تواند به طور موثری راندمان استخراج نور LED قدرت را بهبود بخشد. برای قدرتLED سفیدانتخاب فسفر و طراحی فرآیند نیز برای بهبود بازده نقطه و نور بسیار مهم است.