לד, הידוע גם כמקור תאורה מהדור הרביעי או מקור אור ירוק, יש מאפיינים של חיסכון באנרגיה, הגנה על הסביבה, תוחלת חיים ארוכה וגודל קטן. הוא נמצא בשימוש נרחב בתחומים שונים כגון חיווי, תצוגה, קישוט, תאורה אחורית, תאורה כללית וסצינות לילה עירוניות. על פי פונקציות שימוש שונות, ניתן לחלק אותו לחמש קטגוריות: תצוגת מידע, נורות איתות, גופי תאורה לרכב, תאורה אחורית של מסך LCD ותאורה כללית.
לנורות LED קונבנציונליות יש חסרונות כמו בהירות לא מספקת, מה שמוביל לפופולריות לא מספקת. לנורות LED מסוג כוח יש יתרונות כמו בהירות גבוהה וחיי שירות ארוכים, אבל יש להן קשיים טכניים כמו אריזה. להלן ניתוח קצר של הגורמים המשפיעים על יעילות קצירת האור של אריזות LED מסוג כוח.

1. טכנולוגיית פיזור חום
עבור דיודות פולטות אור המורכבות מצמתי PN, כאשר זרם קדימה זורם דרך צומת PN, צומת PN חווה אובדן חום. חום זה מוקרן לאוויר דרך דבק, חומרי עטיפה, גופי קירור וכו'. במהלך תהליך זה, לכל חלק של החומר יש עכבה תרמית המונעת זרימת חום, המכונה התנגדות תרמית. התנגדות תרמית היא ערך קבוע שנקבע על פי הגודל, המבנה והחומרים של המכשיר.
בהנחה שההתנגדות התרמית של הדיודה פולטת האור היא Rth (℃/W) והספק פיזור החום הוא PD (W), עליית הטמפרטורה של צומת PN הנגרמת מאובדן החום של הזרם היא:
T (℃)=Rth&TImes; PD
טמפרטורת צומת PN היא:
TJ=TA+Rth&TImes; PD
ביניהם, TA הוא טמפרטורת הסביבה. עקב העלייה בטמפרטורת הצומת, ההסתברות לרקומבינציה של זוהר של צומת PN פוחתת, וכתוצאה מכך ירידה בבהירות הדיודה פולטת האור. בינתיים, עקב העלייה בטמפרטורה הנגרמת מאיבוד חום, הבהירות של הדיודה פולטת האור לא תמשיך לעלות באופן פרופורציונלי עם הזרם, מה שמעיד על תופעה של רוויה תרמית. בנוסף, ככל שטמפרטורת הצומת עולה, אורך הגל השיא של האור הנפלט יעבור גם הוא לעבר אורכי גל ארוכים יותר, בערך 0.2-0.3 ננומטר/℃. עבור נוריות לבנים המתקבלות על ידי ערבוב של אבקת פלורסנט YAG מצופה בשבבי אור כחול, הסחף של אורך הגל של האור הכחול יגרום לחוסר התאמה עם אורך גל העירור של אבקת הפלורסנט, ובכך להפחית את יעילות האור הכוללת של נוריות לבנים לבנות ולגרום לשינויים בצבע האור הלבן טֶמפֶּרָטוּרָה.
עבור דיודות פולטות אור, זרם ההנעה הוא בדרך כלל כמה מאות מיליאמפר או יותר, וצפיפות הזרם של צומת PN גבוהה מאוד, כך שעליית הטמפרטורה של צומת PN היא משמעותית מאוד. עבור אריזה ויישומים, כיצד להפחית את ההתנגדות התרמית של המוצר כך שניתן יהיה לפזר את החום שנוצר על ידי צומת PN בהקדם האפשרי לא רק לשפר את זרם הרוויה ויעילות האור של המוצר, אלא גם לשפר את האמינות תוחלת החיים של המוצר. על מנת להפחית את ההתנגדות התרמית של המוצר חשובה במיוחד בחירת חומרי האריזה, לרבות גופי קירור, דבקים וכו'. ההתנגדות התרמית של כל חומר צריכה להיות נמוכה, מה שמצריך מוליכות תרמית טובה. שנית, התכנון המבני צריך להיות סביר, עם התאמה רציפה של מוליכות תרמית בין חומרים וחיבורים תרמיים טובים בין חומרים כדי למנוע צווארי בקבוק של פיזור חום בתעלות התרמיות ולהבטיח פיזור חום מהשכבות הפנימיות לשכבות החיצוניות. יחד עם זאת, יש צורך להבטיח מהתהליך שהחום יתפזר בזמן בהתאם לתעלות פיזור החום שתוכננו מראש.

2. בחירת דבק מילוי
על פי חוק השבירה, כאשר אור חודר ממדיום צפוף למדיום דליל, פליטה מלאה מתרחשת כאשר זווית התקיפה מגיעה לערך מסוים, כלומר גדול או שווה לזווית הקריטית. עבור שבבי GaN כחולים, מקדם השבירה של חומר GaN הוא 2.3. כאשר אור נפלט מבפנים הגביש לעבר האוויר, לפי חוק השבירה, הזווית הקריטית θ 0=sin-1 (n2/n1).
ביניהם, n2 שווה ל-1, שהוא מקדם השבירה של האוויר, ו-n1 הוא מקדם השבירה של GaN. לכן, הזווית הקריטית θ 0 מחושבת כ-25.8 מעלות. במקרה זה, האור היחיד שניתן לפלוט הוא אור בתוך זווית המוצקה המרחבית של ≤ 25.8 מעלות. על פי דיווחים, היעילות הקוונטית החיצונית של שבבי GaN היא כיום סביב 30% -40%. לכן, בשל הקליטה הפנימית של גביש השבב, שיעור האור שיכול להיפלט מחוץ לקריסטל קטן מאוד. על פי דיווחים, היעילות הקוונטית החיצונית של שבבי GaN היא כיום סביב 30% -40%. באופן דומה, האור הנפלט מהשבב צריך לעבור דרך חומר האריזה ולהועבר לחלל, ויש להתחשב גם בהשפעת החומר על יעילות קציר האור.
לכן, על מנת לשפר את יעילות קצירת האור של אריזות מוצרי LED, יש צורך להעלות את הערך של n2, כלומר להגדיל את מקדם השבירה של חומר האריזה, על מנת להגדיל את הזווית הקריטית של המוצר ובכך. לשפר את יעילות האור האריזה של המוצר. יחד עם זאת, חומר המעטפת צריך להיות בעל פחות קליטה של ​​אור. על מנת להגדיל את שיעור האור הנפלט, עדיף שתהיה לאריזה צורה מקושתת או חצי כדורית. כך, כאשר אור נפלט מחומר האריזה לאוויר, הוא כמעט מאונך לממשק ואינו עובר יותר השתקפות מוחלטת.

3. עיבוד השתקפות
ישנם שני היבטים עיקריים של טיפול השתקפות: האחד הוא טיפול ההשתקפות בתוך השבב, והשני הוא החזרת האור על ידי חומר האריזה. באמצעות טיפול השתקפות פנימי וחיצוני כאחד, גדל שיעור האור הנפלט מתוך השבב, הקליטה בתוך השבב מופחתת ומשופרת יעילות האור של מוצרי LED כוח. מבחינת אריזה, נוריות מסוג הספק בדרך כלל מרכיבות שבבים מסוג כוח על סוגריים מתכתיים או מצעים עם חללים מחזירי אור. חלל רפלקטיבי מסוג התושבת מצופה בדרך כלל כדי לשפר את אפקט ההשתקפות, בעוד שהחלל הרפלקטיבי מסוג המצע מלוטש בדרך כלל ועשוי לעבור טיפול אלקטרוליטי אם התנאים מאפשרים זאת. עם זאת, שתי שיטות הטיפול הנ"ל מושפעות מדיוק ותהליך העובש, ולחלל הרפלקטיבי המעובד יש אפקט השתקפות מסוים, אך הוא אינו אידיאלי. כיום, בייצור של חללים רפלקטיביים מסוג מצע בסין, עקב דיוק ליטוש לא מספיק או חמצון של ציפוי מתכת, אפקט ההשתקפות גרוע. כתוצאה מכך, אור רב נספג לאחר ההגעה לאזור ההשתקפות, שאינו יכול להשתקף למשטח פולט האור כצפוי, מה שמוביל ליעילות קצירת אור נמוכה לאחר האריזה הסופית.

4. בחירה וציפוי של אבקת פלורסנט
עבור LED כוח לבן, השיפור ביעילות האור קשורה גם לבחירת אבקת פלורסנט וטיפול בתהליך. על מנת לשפר את היעילות של עירור אבקת ניאון של שבבים כחולים, הבחירה של אבקת פלורסנט צריכה להיות מתאימה, כולל אורך גל עירור, גודל חלקיקים, יעילות עירור וכו', ויש לבצע הערכה מקיפה כדי לשקול גורמי ביצועים שונים. שנית, הציפוי של אבקת פלורסנט צריך להיות אחיד, רצוי עם עובי אחיד של שכבת הדבק על כל משטח פולט אור של השבב, כדי למנוע עובי לא אחיד שעלול לגרום לאי פליטת אור מקומי, וגם לשפר את איכות נקודת האור.

סקירה כללית:
עיצוב פיזור חום טוב ממלא תפקיד משמעותי בשיפור יעילות האור של מוצרי LED כוח, והוא גם תנאי מוקדם להבטחת תוחלת חיים ואמינות המוצר. ערוץ פלט אור מתוכנן היטב, עם התמקדות בתכנון המבני, בחירת החומר וטיפול התהליך של חללים מחזירי אור, דבקים למילוי וכו', יכול לשפר ביעילות את יעילות קצירת האור של נוריות LED מסוג הספק. עבור LED לבן מסוג הספק, הבחירה של אבקת פלורסנט ועיצוב תהליך חיוניים גם לשיפור גודל הנקודה ויעילות האור.