LEDידוע כמקור תאורה מהדור הרביעי או מקור אור ירוק. יש לו את המאפיינים של חיסכון באנרגיה, הגנה על הסביבה, חיי שירות ארוכים ונפח קטן. הוא נמצא בשימוש נרחב בתחומים שונים כגון חיווי, תצוגה, קישוט, תאורה אחורית, תאורה כללית וסצנת לילה עירונית. על פי פונקציות שונות, ניתן לחלק אותו לחמש קטגוריות: תצוגת מידע, מנורת איתות, מנורות רכב, תאורה אחורית LCD ותאורה כללית.

מוּסכָּםמנורות לדיש חסרונות כמו בהירות לא מספקת, מה שמוביל לחדירה לא מספקת. למנורת Power LED יש את היתרונות של בהירות מספקת וחיי שירות ארוכים, אך ל-LED כוח יש קשיים טכניים כמו אריזה. להלן ניתוח קצר של הגורמים המשפיעים על יעילות חילוץ האור של אריזות LED כוח.

גורמי אריזה המשפיעים על יעילות מיצוי האור

1. טכנולוגיית פיזור חום

עבור דיודה פולטת האור המורכבת מצומת PN, כאשר הזרם הקדמי זורם מתוך צומת PN, לצומת PN יש איבוד חום. חום אלו מוקרן לאוויר דרך דבק, חומר עציץ, גוף קירור וכו' בתהליך זה, לכל חלק של החומר יש עכבה תרמית למניעת זרימת חום, כלומר התנגדות תרמית. ההתנגדות התרמית היא ערך קבוע שנקבע על פי הגודל, המבנה והחומר של המכשיר.

תן להתנגדות התרמית של הנורית להיות rth (℃ / W) והספק הפיזור התרמי יהיה PD (W). בשלב זה, טמפרטורת צומת PN הנגרמת על ידי אובדן תרמי של הזרם עולה ל:

T(℃)=Rth&TImes; PD

טמפרטורת צומת PN:

TJ=TA+Rth&TImes; PD

כאשר TA היא טמפרטורת הסביבה. עליית טמפרטורת הצומת תפחית את ההסתברות לרקומבינציה פולטת אור של צומת PN, והבהירות של LED תפחת. יחד עם זאת, עקב עליית עליית הטמפרטורה הנגרמת על ידי אובדן חום, בהירות LED לא תגדל עוד ביחס לזרם, כלומר, היא מציגה רוויה תרמית. בנוסף, עם עליית טמפרטורת הצומת, שיא אורך הגל של הארה יסחף גם לכיוון הגל הארוך, בערך 0.2-0.3 ננומטר / ℃. עבור LED הלבן המתקבל על ידי ערבוב זרחן YAG המצופה בשבב כחול, הסחף של אורך הגל הכחול יגרום לאי התאמה עם אורך גל העירור של הזרחן, כדי להפחית את יעילות האור הכוללת של LED לבן ולשנות את טמפרטורת הצבע של האור הלבן.

עבור LED מתח, זרם ההנעה הוא בדרך כלל יותר ממאות מא, וצפיפות הזרם של צומת PN גדולה מאוד, כך שעליית הטמפרטורה של צומת PN ברורה מאוד. עבור אריזה ויישום, כיצד להפחית את ההתנגדות התרמית של המוצר ולגרום לחום שנוצר על ידי צומת PN להתפזר בהקדם האפשרי לא רק יכול לשפר את זרם הרוויה של המוצר ולשפר את יעילות האור של המוצר, אלא גם לשפר את אמינות וחיי שירות של המוצר. על מנת להפחית את ההתנגדות התרמית של מוצרים, ראשית, בחירת חומרי האריזה חשובה במיוחד, לרבות גוף קירור, דבק וכו'. ההתנגדות התרמית של כל חומר צריכה להיות נמוכה, כלומר נדרשת מוליכות תרמית טובה. . שנית, התכנון המבני צריך להיות סביר, המוליכות התרמית בין חומרים צריכה להיות מותאמת באופן רציף, והמוליכות התרמית בין החומרים צריכה להיות מחוברת היטב, כדי למנוע את צוואר הבקבוק של פיזור החום בתעלת הולכת החום ולהבטיח את פיזור החום מה- פנימי לשכבה החיצונית. יחד עם זאת, יש להקפיד על פיזור החום בזמן בהתאם לתעלת פיזור החום שתוכננה מראש.

2. בחירת חומר מילוי

על פי חוק השבירה, כאשר אור נכנס ממדיום צפוף אור לתווך דליל, כאשר זווית האירוע מגיעה לערך מסוים, כלומר גדול או שווה לזווית הקריטית, תתרחש פליטה מלאה. עבור שבב GaN כחול, מקדם השבירה של חומר GaN הוא 2.3. כאשר אור נפלט מבפנים הגביש לאוויר, לפי חוק השבירה, הזווית הקריטית θ 0=sin-1(n2/n1).

כאשר N2 שווה ל-1, כלומר מקדם השבירה של האוויר, ו-N1 הוא מקדם השבירה של Gan, שממנו מחושבת הזווית הקריטית θ 0 היא בערך 25.8 מעלות. במקרה זה, האור היחיד שניתן לפלוט הוא האור בתוך זווית המוצקה המרחבית עם זווית הפגיעה ≤ 25.8 מעלות. מדווח כי היעילות הקוונטית החיצונית של שבב גאן היא כ-30% - 40%. לכן, בשל הקליטה הפנימית של גביש השבב, שיעור האור שיכול להיפלט מחוץ לקריסטל קטן מאוד. מדווח כי היעילות הקוונטית החיצונית של שבב גאן היא כ-30% - 40%. באופן דומה, האור הנפלט מהשבב צריך להיות מועבר לחלל דרך חומר האריזה, ויש לקחת בחשבון גם את השפעת החומר על יעילות מיצוי האור.

לכן, על מנת לשפר את יעילות מיצוי האור של אריזות מוצרי LED, יש להגדיל את הערך של N2, כלומר, יש להגדיל את מקדם השבירה של חומר האריזה כדי לשפר את הזווית הקריטית של המוצר, כדי לשפר את האריזה יעילות האור של המוצר. יחד עם זאת, ספיגת האור של חומרי האריזה צריכה להיות קטנה. על מנת לשפר את פרופורציית האור היוצא, רצוי שצורת האריזה תהיה מקושתת או חצי כדורית, כך שכאשר האור נפלט מחומר האריזה לאוויר, הוא כמעט מאונך לממשק, כך שאין השתקפות מוחלטת.

3. עיבוד השתקפות

ישנם שני היבטים עיקריים של עיבוד השתקפות: האחד הוא עיבוד ההשתקפות בתוך השבב, והשני הוא השתקפות האור על ידי חומרי אריזה. באמצעות עיבוד ההשתקפות הפנימי והחיצוני, ניתן לשפר את יחס שטף האור הנפלט מהשבב, להפחית את הספיגה הפנימית של השבב ולשפר את יעילות האור של מוצרי LED כוח. מבחינת אריזה, נורית הכוח מרכיבה בדרך כלל את שבב הכוח על תומך המתכת או המצע עם חלל השתקפות. חלל ההשתקפות מסוג התמיכה מאמץ בדרך כלל ציפוי אלקטרוני כדי לשפר את אפקט ההשתקפות, בעוד שחלל השתקפות לוח הבסיס מאמץ בדרך כלל ליטוש. במידת האפשר, יתבצע טיפול באלקטרוניקה, אך שתי שיטות הטיפול לעיל מושפעות מדיוק ותהליך העובש, לחלל ההשתקפות המעובד יש אפקט השתקפות מסוים, אך הוא אינו אידיאלי. נכון לעכשיו, עקב דיוק ליטוש לא מספיק או חמצון של ציפוי מתכת, השפעת ההשתקפות של חלל השתקפות מסוג המצע מתוצרת סין היא גרועה, מה שמוביל להרבה אור שנבלע לאחר צילום לאזור ההשתקפות ולא יכול להיות מוחזר משטח פולט אור בהתאם ליעד הצפוי, וכתוצאה מכך יעילות מיצוי אור נמוכה לאחר האריזה הסופית.

4. בחירת זרחן וציפוי

עבור LED כוח לבן, השיפור ביעילות האור קשורה גם לבחירת זרחן וטיפול בתהליך. על מנת לשפר את היעילות של עירור זרחן של שבב כחול, ראשית, בחירת הזרחן צריכה להיות מתאימה, כולל אורך גל עירור, גודל חלקיקים, יעילות עירור וכו', שיש להעריך באופן מקיף ולקחת בחשבון את כל הביצועים. שנית, ציפוי הזרחן צריך להיות אחיד, רצוי שעובי שכבת הדבק על כל משטח פולט אור של השבב פולט האור יהיה אחיד, כדי לא למנוע פליטת אור מקומי בגלל עובי לא אחיד, אבל גם לשפר את איכות נקודת האור.

סקירה כללית:

עיצוב פיזור חום טוב ממלא תפקיד משמעותי בשיפור יעילות האור של מוצרי LED כוח, וזה גם הנחת היסוד להבטיח את חיי השירות והאמינות של המוצרים. ערוץ יציאת האור המעוצב היטב כאן מתמקד בעיצוב המבני, בחירת החומר וטיפול התהליך של חלל השתקפות ודבק מילוי, שיכולים לשפר ביעילות את יעילות חילוץ האור של LED כוח. בשביל כוחLED לבן, בחירת הזרחן ועיצוב התהליך חשובים מאוד גם כדי לשפר את יעילות הנקודה והאור.