LED, tuntud ka kui neljanda põlvkonna valgusallikas või roheline valgusallikas, on energiasäästu, keskkonnakaitse, pika eluea ja väikese suurusega omadused. Seda kasutatakse laialdaselt erinevates valdkondades, nagu näidik, ekraan, dekoratsioon, taustvalgustus, üldvalgustus ja linna ööstseenid. Erinevate kasutusfunktsioonide järgi saab selle jagada viide kategooriasse: infoekraan, signaaltuled, autovalgustid, LCD-ekraani taustvalgustus ja üldvalgustus.
Tavalistel LED-valgustitel on puudusi, näiteks ebapiisav heledus, mis toob kaasa ebapiisava populaarsuse. Toitetüüpi LED-valgustitel on eelised, nagu kõrge heledus ja pikk kasutusiga, kuid neil on tehnilisi raskusi, näiteks pakkimine. Allpool on lühike analüüs teguritest, mis mõjutavad võimsusega LED-pakendite valguse kogumise efektiivsust.

1. Soojuse hajumise tehnoloogia
PN-siirdest koosnevate valgusdioodide puhul, kui PN-siirde kaudu liigub pärivool, tekib PN-siirnel soojuskadu. Seda soojust kiirgatakse õhku läbi liimi, kapseldusmaterjalide, jahutusradiaatorite jne. Selle protsessi käigus on igal materjali osal soojustakistus, mis takistab soojusvoogu, mida nimetatakse soojustakistuseks. Soojustakistus on fikseeritud väärtus, mis on määratud seadme suuruse, struktuuri ja materjalidega.
Eeldades, et valgusdioodi soojustakistus on Rth (℃/W) ja soojuse hajumise võimsus on PD (W), on voolu soojuskadu põhjustatud PN-siirde temperatuuritõus:
T (℃) = Rth&TIMEs; PD
PN-ristmiku temperatuur on:
TJ=TA+Rth&TIMEs; PD
Nende hulgas on TA ümbritseva õhu temperatuur. Ühenduse temperatuuri tõusu tõttu väheneb PN-siirde luminestsentsi rekombinatsiooni tõenäosus, mille tulemusena väheneb valgusdioodi heledus. Samal ajal ei jätka valgusdioodi heledus soojuskao põhjustatud temperatuuri tõusu tõttu enam proportsionaalselt vooluga, mis viitab termilise küllastumise nähtusele. Lisaks nihkub ristmiku temperatuuri tõustes ka kiiratava valguse tipplainepikkus pikemate lainepikkuste suunas, umbes 0,2–0,3 nm/℃. Valgete LED-ide puhul, mis on saadud sinise valguse kiipidega kaetud YAG fluorestsentspulbri segamisel, põhjustab sinise valguse lainepikkuse triiv fluorestsentspulbri ergastuslainepikkusega mittevastavust, vähendades seeläbi valgete LED-ide üldist valgusefektiivsust ja muutes valge valguse värvi. temperatuuri.
Võimsate valgusdioodide puhul on juhtimisvool tavaliselt mitusada milliamprit või rohkem ja PN-siirde voolutihedus on väga kõrge, seega on PN-siirde temperatuuri tõus väga märkimisväärne. Pakendamise ja rakenduste puhul ei saa toote soojustakistust vähendada nii, et PN-ristmiku poolt tekitatud soojus saaks võimalikult kiiresti hajuda, mitte ainult ei paranda toote küllastusvoolu ja valgusefektiivsust, vaid suurendab ka töökindlust ja töökindlust. toote eluiga. Toote soojustakistuse vähendamiseks on eriti oluline pakkematerjalide valik, sh jahutusradiaatorid, liimid jne. Iga materjali soojustakistus peaks olema madal, mis eeldab head soojusjuhtivust. Teiseks peaks konstruktsiooni konstruktsioon olema mõistlik, materjalidevahelise soojusjuhtivuse pidev sobitamine ja materjalide head soojusühendused, et vältida soojuse hajumise kitsaskohti soojuskanalites ja tagada soojuse hajumine sisemistest kihtidest väliskihtidesse. Samal ajal on vaja protsessist tagada soojuse õigeaegne hajumine vastavalt eelnevalt kavandatud soojuse hajumise kanalitele.

2. Täiteliimi valik
Vastavalt murdumisseadusele, kui valgus langeb tihedast keskkonnast hõredasse keskkonda, tekib täielik emissioon siis, kui langev nurk saavutab teatud väärtuse, st suurem või võrdne kriitilisest nurgast. GaN blue chipide puhul on GaN materjali murdumisnäitaja 2,3. Valguse kiirgamisel kristalli sisemusest õhu poole, on murdumisseaduse kohaselt kriitiline nurk θ 0=sin-1 (n2/n1).
Nende hulgas on n2 võrdne 1-ga, mis on õhu murdumisnäitaja, ja n1 on GaN murdumisnäitaja. Seetõttu arvutatakse kriitiliseks nurgaks θ 0 umbes 25,8 kraadi. Sel juhul on ainus valgus, mida saab kiirata, ruumilise ruuminurga ≤ 25,8 kraadi piires. Aruannete kohaselt on GaN-kiipide väline kvantefektiivsus praegu umbes 30–40%. Seetõttu on kiibikristalli sisemise neeldumise tõttu valguse osakaal, mida saab kristallist väljapoole kiirata, väga väike. Aruannete kohaselt on GaN-kiipide väline kvantefektiivsus praegu umbes 30–40%. Samamoodi peab kiibi kiirgav valgus läbima pakkematerjali ja kanduma ruumi, samuti tuleb arvestada materjali mõju valguse kogumise efektiivsusele.
Seetõttu on LED-toodete pakendite valguse kogumise efektiivsuse parandamiseks vaja tõsta n2 väärtust ehk suurendada pakkematerjali murdumisnäitajat, et tõsta toote kriitilist nurka ja seega parandada toote pakendi valgusefektiivsust. Samal ajal peaks kapslimaterjalil olema vähem valgust neeldumist. Väljuva valguse osakaalu suurendamiseks on pakendil kõige parem kasutada kaarekujulist või poolkerakujulist kuju. Nii on pakkematerjalist õhku kiirgades valgust peaaegu risti liidesega ega peegeldu enam täielikult.

3. Peegelduse töötlemine
Peegeldustöötlusel on kaks peamist aspekti: üks on peegeldustöötlus kiibi sees ja teine ​​on valguse peegeldus pakkematerjalilt. Nii sisemise kui ka välise peegeldustöötluse abil suureneb kiibi seest kiirgava valguse osakaal, väheneb kiibi sees neeldumine ja paraneb võimsusega LED-toodete valgusefektiivsus. Pakendamise osas monteerivad võimsusega LED-id tavaliselt võimsusega kiipe metallklambritele või peegeldavate õõnsustega aluspindadele. Klambri tüüpi peegeldav õõnsus on tavaliselt kaetud peegeldusefekti parandamiseks, samas kui substraadi tüüpi peegeldav õõnsus on tavaliselt poleeritud ja võib läbida galvaniseerimise, kui tingimused seda võimaldavad. Kuid ülaltoodud kahte töötlemismeetodit mõjutavad hallituse täpsus ja protsess ning töödeldud peegeldaval õõnsusel on teatud peegeldusefekt, kuid see pole ideaalne. Praegu on Hiinas substraadi tüüpi peegeldavate õõnsuste tootmisel ebapiisava poleerimise täpsuse või metallkatete oksüdatsiooni tõttu peegeldusefekt halb. Selle tulemusel neeldub pärast peegeldusalale jõudmist palju valgust, mis ei saa ootuspäraselt peegelduda valgust kiirgavale pinnale, mis põhjustab pärast lõplikku pakkimist valguse kogumise madalat efektiivsust.

4. Fluorestseeruva pulbri valik ja katmine
Valge võimsusega LED-i puhul on valgusefektiivsuse parandamine seotud ka fluorestseeruva pulbri valiku ja protsessitöötlusega. Siniste kiipide fluorestseeruva pulbri ergastamise tõhususe parandamiseks peaks fluorestseeruva pulbri valik olema asjakohane, sealhulgas ergastuse lainepikkus, osakeste suurus, ergastuse efektiivsus jne, ning erinevate jõudlustegurite arvessevõtmiseks tuleks läbi viia põhjalik hindamine. Teiseks peaks fluorestseeruva pulbri kate olema ühtlane, eelistatavalt ühtlase kleepuva kihi paksusega kiibi igal valgust kiirgaval pinnal, et vältida ebaühtlast paksust, mis võib põhjustada kohaliku valguse eraldumise võimatust, ning samuti parandada valguspunkti kvaliteet.

Ülevaade:
Hea soojuse hajutamise disain mängib olulist rolli LED-võimsusega toodete valgusefektiivsuse parandamisel ning on ka toote eluea ja töökindluse tagamise eeltingimus. Hästi läbimõeldud valgusväljundkanal, mis keskendub konstruktsioonikujundusele, materjalide valikule ja peegeldavate õõnsuste, täiteliimide jms töötlemisele, võib tõhusalt parandada võimsustüüpi LED-ide valguse kogumise efektiivsust. Toitetüüpi valge LED-i puhul on fluorestseeruva pulbri valik ja protsessi disain samuti üliolulised täpi suuruse ja valgusefektiivsuse parandamiseks.