LED, joka tunnetaan myös nimellä neljännen sukupolven valonlähde tai vihreä valonlähde, on energiansäästö, ympäristönsuojelu, pitkä käyttöikä ja pieni koko. Sitä käytetään laajalti eri aloilla, kuten ilmaisussa, näytössä, sisustuksessa, taustavalossa, yleisvalaistuksessa ja kaupunkien yömaisemissa. Eri käyttötoimintojen mukaan se voidaan jakaa viiteen kategoriaan: infonäyttö, merkkivalot, autovalaisimet, LCD-näytön taustavalo ja yleisvalaistus.
Perinteisissä LED-valoissa on puutteita, kuten riittämätön kirkkaus, mikä johtaa riittämättömään suosioon. Tehotyyppisillä LED-valoilla on etuja, kuten korkea kirkkaus ja pitkä käyttöikä, mutta niillä on teknisiä vaikeuksia, kuten pakkaus. Alla on lyhyt analyysi tekijöistä, jotka vaikuttavat tehotyyppisten LED-pakkausten valonkeräystehokkuuteen.

1. Lämmönpoistotekniikka
PN-liitoksista koostuvissa valodiodeissa, kun eteenpäin kulkeva virta kulkee PN-liitoksen läpi, PN-liitoksessa tapahtuu lämpöhäviö. Tämä lämpö säteilee ilmaan liiman, kapselointimateriaalien, jäähdytyslevyjen jne. kautta. Tämän prosessin aikana jokaisella materiaalin osalla on lämpöimpedanssi, joka estää lämmön virtausta, eli lämpövastus. Lämpövastus on kiinteä arvo, joka määräytyy laitteen koon, rakenteen ja materiaalien mukaan.
Olettaen, että valodiodin lämpöresistanssi on Rth (℃/W) ja lämmönpoistoteho on PD (W), virran lämpöhäviön aiheuttama PN-liitoksen lämpötilan nousu on:
T (℃) = Rth&TIMEs; PD
PN-liitoksen lämpötila on:
TJ=TA+Rth&TIMEs; PD
Niiden joukossa TA on ympäristön lämpötila. Liitoksen lämpötilan nousun vuoksi PN-liitoksen luminesenssirekombinaation todennäköisyys pienenee, mikä johtaa valodiodin kirkkauden vähenemiseen. Samaan aikaan lämpöhäviön aiheuttaman lämpötilan nousun vuoksi valodiodin kirkkaus ei enää jatka kasvamista suhteessa virran mukana, mikä viittaa lämpökyllästymisilmiöön. Lisäksi risteyksen lämpötilan noustessa säteilevän valon huippuaallonpituus siirtyy myös kohti pidempiä aallonpituuksia, noin 0,2-0,3 nm/℃. Valkoisilla LEDeillä, jotka on saatu sekoittamalla YAG-fluoresoivaa jauhetta, joka on pinnoitettu sinisellä valosiruilla, sinisen valon aallonpituuden poikkeama aiheuttaa epäsopivuuden fluoresoivan jauheen viritysaallonpituuden kanssa, mikä vähentää valkoisten LEDien yleistä valotehokkuutta ja aiheuttaa muutoksia valkoisen valon värissä. lämpötila.
Tehovalodiodeissa käyttövirta on yleensä useita satoja milliampeeria tai enemmän, ja PN-liitoksen virrantiheys on erittäin korkea, joten PN-liitoksen lämpötilan nousu on erittäin merkittävää. Pakkauksissa ja sovelluksissa tuotteen lämpöresistanssin pienentäminen siten, että PN-liitoksen tuottama lämpö voidaan haihduttaa mahdollisimman pian, ei ainoastaan ​​parantaa tuotteen kyllästysvirtaa ja valotehokkuutta, vaan myös parantaa luotettavuutta ja tuotteen käyttöikää. Tuotteen lämmönkestävyyden vähentämiseksi pakkausmateriaalien valinta on erityisen tärkeää, mukaan lukien jäähdytyslevyt, liimat jne. Jokaisen materiaalin lämmönvastuksen tulee olla alhainen, mikä edellyttää hyvää lämmönjohtavuutta. Toiseksi rakennesuunnittelun tulee olla järkevä, materiaalien välisen lämmönjohtavuuden jatkuva sovittaminen ja materiaalien väliset hyvät lämpöyhteydet, jotta vältetään lämmönpoiston pullonkauloja lämpökanavissa ja varmistetaan lämmön poistuminen sisäkerroksista ulompiin kerroksiin. Samalla on tarpeen varmistaa prosessista, että lämpö poistuu ajoissa ennalta suunniteltujen lämmönpoistokanavien mukaisesti.

2. Täyttöliiman valinta
Taittumislain mukaan, kun valo osuu tiheästä väliaineesta harvaan väliaineeseen, täysi emissio tapahtuu, kun tulokulma saavuttaa tietyn arvon, joka on suurempi tai yhtä suuri kuin kriittinen kulma. GaN-sinisillä siruilla GaN-materiaalin taitekerroin on 2,3. Kun valoa säteilee kiteen sisäpuolelta ilmaan, kriittinen kulma θ 0=sin-1 (n2/n1) taittumislain mukaan.
Niistä n2 on yhtä suuri kuin 1, joka on ilman taitekerroin, ja n1 on GaN:n taitekerroin. Siksi kriittisen kulman 00 lasketaan olevan noin 25,8 astetta. Tässä tapauksessa ainoa valo, joka voidaan lähettää, on valo, joka on ≤ 25,8 asteen avaruuskulman sisällä. Raporttien mukaan GaN-sirujen ulkoinen kvanttitehokkuus on tällä hetkellä noin 30-40%. Siksi sirukiteen sisäisestä absorptiosta johtuen kiteen ulkopuolelle säteilevän valon osuus on hyvin pieni. Raporttien mukaan GaN-sirujen ulkoinen kvanttitehokkuus on tällä hetkellä noin 30-40%. Samoin sirun lähettämän valon täytyy kulkea pakkausmateriaalin läpi ja siirtyä avaruuteen, ja myös materiaalin vaikutus valonkeruutehoon on otettava huomioon.
Siksi LED-tuotepakkausten valonkeräystehokkuuden parantamiseksi on tarpeen nostaa n2:n arvoa, eli nostaa pakkausmateriaalin taitekerrointa, jotta tuotteen kriittinen kulma kasvaa ja näin ollen parantaa tuotteen pakkauksen valotehokkuutta. Samaan aikaan kapselointimateriaalilla tulisi olla vähemmän valoa absorptio. Säteilevän valon osuuden lisäämiseksi pakkaukselle on parasta olla kaareva tai puolipallomainen muoto. Tällä tavalla, kun pakkausmateriaalista säteilee valoa ilmaan, se on lähes kohtisuorassa rajapintaan nähden eikä heijastu enää täydellisesti.

3. Heijastuksen käsittely
Heijastuskäsittelyssä on kaksi pääosaa: toinen on heijastuskäsittely sirun sisällä ja toinen pakkausmateriaalin valon heijastus. Sekä sisäisen että ulkoisen heijastuskäsittelyn avulla sirun sisältä säteilevän valon osuus kasvaa, sirun sisäinen absorptio vähenee ja teho-LED-tuotteiden valotehokkuus paranee. Pakkauksen kannalta tehotyyppiset LEDit kokoavat yleensä tehotyyppisiä siruja metallikiinnikkeille tai alustoille, joissa on heijastavia onteloita. Kannatintyyppinen heijastava onkalo on yleensä pinnoitettu heijastusvaikutuksen parantamiseksi, kun taas substraattityyppinen heijastava onkalo on yleensä kiillotettu ja siihen voidaan tehdä galvanointikäsittely, jos olosuhteet sen sallivat. Muotin tarkkuus ja prosessi vaikuttavat kuitenkin edellä mainittuihin kahteen käsittelymenetelmään, ja käsitellyllä heijastavalla ontelolla on tietty heijastusvaikutus, mutta se ei ole ihanteellinen. Tällä hetkellä Kiinassa valmistettaessa substraattityyppisiä heijastavia onteloita riittämättömän kiillotustarkkuuden tai metallipinnoitteiden hapettumisen vuoksi heijastusvaikutus on huono. Tämä johtaa siihen, että heijastusalueen saavuttamisen jälkeen absorboituu paljon valoa, joka ei voi heijastua valoa emittoivalle pinnalle odotetulla tavalla, mikä johtaa alhaiseen valonkeräystehokkuuteen lopullisen pakkaamisen jälkeen.

4. Fluoresoivan jauheen valinta ja pinnoitus
Valkoteho-LED:n valotehokkuuden parantaminen liittyy myös fluoresoivan jauheen valintaan ja prosessikäsittelyyn. Sinisten sirujen fluoresoivan jauheen virityksen tehokkuuden parantamiseksi fluoresoivan jauheen valinnan tulee olla asianmukainen, mukaan lukien viritysaallonpituus, hiukkaskoko, viritystehokkuus jne., ja kattava arviointi tulisi suorittaa erilaisten suorituskykytekijöiden huomioon ottamiseksi. Toiseksi fluoresoivan jauheen pinnoitteen tulee olla tasainen, mieluiten siten, että liimakerroksen paksuus on tasainen sirun jokaisella valoa emittoivalla pinnalla, jotta vältetään paksuuden epätasaisuus, joka saattaa aiheuttaa sen, että paikallinen valo ei pysty säteilemään, ja myös parantaa valopisteen laatu.

Yleiskatsaus:
Hyvä lämmönpoistosuunnittelu on merkittävässä roolissa teho-LED-tuotteiden valotehokkuuden parantamisessa, ja se on myös edellytys tuotteen käyttöiän ja luotettavuuden varmistamiselle. Hyvin suunniteltu valontuottokanava, joka keskittyy rakenteelliseen suunnitteluun, materiaalien valintaan ja heijastavien onteloiden prosessikäsittelyyn, täyttöliimoihin jne., voi tehokkaasti parantaa tehotyyppisten LEDien valonkeruutehokkuutta. Tehotyyppisessä valkoisessa LED-valossa fluoresoivan jauheen valinta ja prosessisuunnittelu ovat myös tärkeitä pistekoon ja valotehokkuuden parantamiseksi.