LED که به عنوان منبع روشنایی نسل چهارم یا منبع نور سبز نیز شناخته می شود، دارای ویژگی های صرفه جویی در انرژی، حفاظت از محیط زیست، طول عمر طولانی و اندازه کوچک است. این به طور گسترده در زمینه های مختلف مانند نمایش، نمایش، دکوراسیون، نور پس زمینه، نور عمومی و صحنه های شب شهری استفاده می شود. با توجه به عملکردهای مختلف استفاده، می توان آن را به پنج دسته تقسیم کرد: نمایش اطلاعات، چراغ های سیگنال، وسایل روشنایی خودرو، نور پس زمینه صفحه نمایش LCD و روشنایی عمومی.
چراغ های LED معمولی دارای کاستی هایی مانند روشنایی ناکافی هستند که منجر به محبوبیت ناکافی می شود. چراغ های ال ای دی پاور دارای مزایایی از جمله روشنایی بالا و عمر طولانی هستند، اما دارای مشکلات فنی مانند بسته بندی هستند. در زیر تجزیه و تحلیل مختصری از عوامل موثر بر راندمان برداشت نور بسته بندی LED نوع قدرت ارائه شده است.

1. فن آوری اتلاف گرما
برای دیودهای ساطع کننده نور که از اتصالات PN تشکیل شده اند، هنگامی که جریان رو به جلو از اتصال PN عبور می کند، اتصال PN از دست دادن گرما را تجربه می کند. این گرما از طریق چسب، مواد کپسوله، هیت سینک و غیره به هوا تابیده می شود. در طی این فرآیند، هر قسمت از ماده دارای امپدانس حرارتی است که از جریان گرما جلوگیری می کند که به مقاومت حرارتی معروف است. مقاومت حرارتی یک مقدار ثابت است که توسط اندازه، ساختار و مواد دستگاه تعیین می شود.
با فرض اینکه مقاومت حرارتی دیود ساطع کننده نور Rth (℃/W) و توان اتلاف گرما PD (W) باشد، افزایش دمای اتصال PN ناشی از اتلاف حرارت جریان است:
T (℃)=Rth&TIMEs; PD
دمای اتصال PN:
TJ=TA+Rth&TIME; PD
در میان آنها، TA دمای محیط است. با توجه به افزایش دمای محل اتصال، احتمال نوترکیبی لومینسانس اتصال PN کاهش می یابد و در نتیجه درخشندگی دیود ساطع کننده نور کاهش می یابد. در همین حال، به دلیل افزایش دما ناشی از اتلاف گرما، روشنایی دیود ساطع کننده نور دیگر متناسب با جریان افزایش نمی یابد که نشان دهنده پدیده اشباع حرارتی است. علاوه بر این، با افزایش دمای محل اتصال، طول موج اوج نور ساطع شده نیز به سمت طول موج‌های بلندتر، حدود 0.2-0.3 نانومتر بر ℃ تغییر می‌کند. برای LED های سفید که با مخلوط کردن پودر فلورسنت YAG پوشش داده شده با تراشه های نور آبی به دست می آیند، رانش طول موج نور آبی باعث عدم تطابق با طول موج تحریک پودر فلورسنت می شود و در نتیجه بازده نوری کلی LED های سفید را کاهش می دهد و باعث تغییر در رنگ نور سفید می شود. دما
برای دیودهای ساطع کننده نور قدرت، جریان محرک معمولاً چند صد میلی آمپر یا بیشتر است و چگالی جریان اتصال PN بسیار بالا است، بنابراین افزایش دمای اتصال PN بسیار قابل توجه است. برای بسته بندی و کاربردها، نحوه کاهش مقاومت حرارتی محصول به طوری که گرمای تولید شده توسط اتصال PN در اسرع وقت دفع شود نه تنها می تواند جریان اشباع و راندمان نوری محصول را بهبود بخشد، بلکه قابلیت اطمینان و اطمینان را نیز افزایش می دهد. طول عمر محصول به منظور کاهش مقاومت حرارتی محصول، انتخاب مواد بسته بندی از جمله سینک های حرارتی، چسب ها و غیره از اهمیت ویژه ای برخوردار است. مقاومت حرارتی هر ماده باید کم باشد که نیاز به هدایت حرارتی خوبی دارد. ثانیاً، طراحی ساختاری باید معقول باشد، با تطبیق مداوم هدایت حرارتی بین مواد و اتصالات حرارتی خوب بین مواد برای جلوگیری از گلوگاه های اتلاف گرما در کانال های حرارتی و اطمینان از اتلاف گرما از لایه های داخلی به بیرونی. در عین حال، لازم است از این فرآیند اطمینان حاصل شود که گرما مطابق با کانال های اتلاف حرارت از قبل طراحی شده به موقع دفع می شود.

2. انتخاب چسب پرکننده
طبق قانون شکست، زمانی که نور از یک محیط متراکم به یک محیط پراکنده برخورد می کند، گسیل کامل زمانی اتفاق می افتد که زاویه فرودی به مقدار معینی یعنی بزرگتر یا مساوی با زاویه بحرانی برسد. برای چیپ های آبی GaN، ضریب شکست ماده GaN 2.3 است. هنگامی که نور از داخل کریستال به سمت هوا ساطع می شود، طبق قانون شکست، زاویه بحرانی θ 0=sin-1 (n2/n1) است.
در این میان n2 برابر با 1 است که ضریب شکست هوا و n1 ضریب شکست GaN است. بنابراین، زاویه بحرانی θ 0 حدود 25.8 درجه محاسبه می شود. در این حالت، تنها نوری که می‌توان ساطع کرد، نور در زاویه جامد فضایی ≤ 25.8 درجه است. بر اساس گزارش ها، بازده کوانتومی خارجی تراشه های GaN در حال حاضر حدود 30٪ -40٪ است. بنابراین، به دلیل جذب درونی کریستال تراشه، نسبت نوری که می تواند به بیرون از کریستال ساطع شود بسیار کم است. بر اساس گزارش ها، بازده کوانتومی خارجی تراشه های GaN در حال حاضر حدود 30٪ -40٪ است. به طور مشابه، نور ساطع شده توسط تراشه باید از مواد بسته بندی عبور کرده و به فضا منتقل شود و تاثیر مواد بر راندمان برداشت نور نیز باید در نظر گرفته شود.
بنابراین برای بهبود راندمان برداشت نور بسته بندی محصولات LED، باید مقدار n2 یعنی افزایش ضریب شکست مواد بسته بندی را افزایش داد تا زاویه بحرانی محصول افزایش یابد و در نتیجه افزایش یابد. بهبود راندمان نوری بسته بندی محصول. در عین حال، ماده کپسوله باید جذب نور کمتری داشته باشد. به منظور افزایش نسبت نور ساطع شده، بهتر است برای بسته بندی حالت قوسی یا نیمکره ای داشته باشید. به این ترتیب، هنگامی که نور از مواد بسته بندی به هوا ساطع می شود، تقریباً عمود بر سطح مشترک است و دیگر تحت بازتاب کامل قرار نمی گیرد.

3. پردازش بازتاب
دو جنبه اصلی درمان انعکاس وجود دارد: یکی انعکاس در داخل تراشه و دیگری بازتاب نور توسط مواد بسته بندی است. از طریق درمان بازتاب داخلی و خارجی، نسبت نور ساطع شده از داخل تراشه افزایش می‌یابد، جذب داخل تراشه کاهش می‌یابد و راندمان نوری محصولات LED قدرت بهبود می‌یابد. از نظر بسته بندی، LED های نوع برق معمولاً تراشه های نوع قدرت را روی براکت های فلزی یا بسترهایی با حفره های بازتابنده جمع می کنند. حفره انعکاسی نوع براکت معمولاً برای بهبود اثر انعکاس آبکاری می شود، در حالی که حفره بازتابی نوع بستر معمولاً جلا داده می شود و در صورت اجازه شرایط ممکن است تحت عملیات آبکاری الکتریکی قرار گیرد. با این حال، دو روش درمان فوق تحت تأثیر دقت و فرآیند قالب قرار می گیرند و حفره بازتابی پردازش شده دارای اثر بازتابی خاصی است، اما ایده آل نیست. در حال حاضر، در تولید حفره های بازتابنده نوع بستر در چین، به دلیل دقت صیقل ناکافی یا اکسیداسیون پوشش های فلزی، اثر بازتاب ضعیف است. این منجر به جذب نور زیادی پس از رسیدن به ناحیه انعکاس می شود، که نمی تواند همانطور که انتظار می رود به سطح ساطع کننده نور منعکس شود، که منجر به راندمان برداشت نور پس از بسته بندی نهایی می شود.

4. انتخاب و پوشش پودر فلورسنت
برای LED قدرت سفید، بهبود راندمان نوری نیز به انتخاب پودر فلورسنت و پردازش فرآیند مربوط می شود. به منظور بهبود کارایی تحریک پودر فلورسنت تراشه های آبی، انتخاب پودر فلورسنت باید مناسب باشد، از جمله طول موج تحریک، اندازه ذرات، بازده تحریک و غیره، و ارزیابی جامع باید برای در نظر گرفتن عوامل مختلف عملکرد انجام شود. ثانیاً، پوشش پودر فلورسنت باید یکنواخت باشد، ترجیحاً با ضخامت یکنواخت لایه چسب روی هر سطح ساطع کننده نور تراشه، برای جلوگیری از ضخامت ناهموار که ممکن است باعث ناتوانی در انتشار نور موضعی شود، و همچنین باعث بهبود عملکرد شود. کیفیت نقطه نورانی

نمای کلی:
طراحی خوب اتلاف گرما نقش مهمی در بهبود راندمان نوری محصولات LED قدرت دارد و همچنین پیش نیازی برای اطمینان از طول عمر و قابلیت اطمینان محصول است. یک کانال خروجی نور با طراحی خوب، با تمرکز بر طراحی ساختاری، انتخاب مواد، و پردازش فرآیند حفره‌های بازتابنده، چسب‌های پرکننده و غیره، می‌تواند به طور موثری راندمان برداشت نور LED‌های نوع قدرت را بهبود بخشد. برای LED سفید نوع قدرت، انتخاب پودر فلورسنت و طراحی فرآیند نیز برای بهبود اندازه نقطه و راندمان نوری بسیار مهم است.