LED, kas pazīstams arī kā ceturtās paaudzes apgaismojuma avots vai zaļās gaismas avots, ir enerģijas taupīšanas, vides aizsardzības, ilgs kalpošanas laiks un mazs izmērs. To plaši izmanto dažādās jomās, piemēram, indikācijās, displejā, dekorācijā, fona apgaismojumā, vispārējā apgaismojumā un pilsētas nakts ainas. Atbilstoši dažādām lietošanas funkcijām to var iedalīt piecās kategorijās: informācijas displejs, signāllampas, automobiļu apgaismes ķermeņi, LCD ekrāna fona apgaismojums un vispārējais apgaismojums.
Parastajām LED gaismām ir trūkumi, piemēram, nepietiekams spilgtums, kas izraisa nepietiekamu popularitāti. Jaudas tipa LED gaismām ir tādas priekšrocības kā augsts spilgtums un ilgs kalpošanas laiks, taču tām ir tehniskas grūtības, piemēram, iepakojums. Tālāk ir sniegta īsa to faktoru analīze, kas ietekmē jaudas tipa LED iepakojuma gaismas ieguves efektivitāti.

1. Siltuma izkliedes tehnoloģija
Gaismas diodēm, kas sastāv no PN pārejām, kad caur PN savienojumu plūst tiešā strāva, PN savienojumam rodas siltuma zudumi. Šis siltums tiek izstarots gaisā caur līmvielām, iekapsulēšanas materiāliem, siltuma izlietnēm utt. Šī procesa laikā katrai materiāla daļai ir siltuma pretestība, kas novērš siltuma plūsmu, ko sauc par termisko pretestību. Termiskā pretestība ir fiksēta vērtība, ko nosaka ierīces izmērs, struktūra un materiāli.
Pieņemot, ka gaismas diodes termiskā pretestība ir Rth (℃/W) un siltuma izkliedes jauda ir PD (W), PN savienojuma temperatūras paaugstināšanās, ko izraisa strāvas siltuma zudumi, ir:
T (℃) = Rth&TIMEs; PD
PN savienojuma temperatūra ir:
TJ=TA+Rth&TIMEs; PD
Starp tiem TA ir apkārtējās vides temperatūra. Savienojuma temperatūras paaugstināšanās dēļ samazinās PN savienojuma luminiscences rekombinācijas iespējamība, kā rezultātā samazinās gaismas diodes spilgtums. Tikmēr siltuma zudumu izraisītā temperatūras paaugstināšanās dēļ gaismas diodes spilgtums vairs neturpinās palielināties proporcionāli strāvai, norādot uz termiskā piesātinājuma fenomenu. Turklāt, paaugstinoties savienojuma temperatūrai, izstarotās gaismas maksimālais viļņa garums arī novirzīsies uz garākiem viļņu garumiem, aptuveni 0,2–0,3 nm/℃. Baltām gaismas diodēm, kas iegūtas, sajaucot YAG fluorescējošo pulveri, kas pārklāts ar zilas gaismas mikroshēmām, zilās gaismas viļņa garuma novirze radīs neatbilstību fluorescējošā pulvera ierosmes viļņa garumam, tādējādi samazinot balto gaismas diožu kopējo gaismas efektivitāti un izraisot baltās gaismas krāsas izmaiņas. temperatūra.
Jaudas gaismas diodēm braukšanas strāva parasti ir vairāki simti miliamperu vai vairāk, un PN savienojuma strāvas blīvums ir ļoti augsts, tāpēc PN savienojuma temperatūras paaugstināšanās ir ļoti nozīmīga. Iepakojumam un lietojumiem, kā samazināt izstrādājuma termisko pretestību, lai pēc iespējas ātrāk varētu izkliedēt PN savienojuma radīto siltumu, var ne tikai uzlabot produkta piesātinājuma strāvu un gaismas efektivitāti, bet arī palielināt uzticamību un produkta kalpošanas laiks. Lai samazinātu izstrādājuma termisko pretestību, īpaši svarīga ir iepakojuma materiālu izvēle, tostarp siltuma izlietnes, līmvielas utt. Katra materiāla termiskajai pretestībai jābūt zemai, kas prasa labu siltumvadītspēju. Otrkārt, konstrukcijas projektam jābūt saprātīgam, ar nepārtrauktu siltumvadītspējas saskaņošanu starp materiāliem un labiem siltuma savienojumiem starp materiāliem, lai izvairītos no siltuma izkliedes sašaurinājumiem siltuma kanālos un nodrošinātu siltuma izkliedi no iekšējiem uz ārējiem slāņiem. Tajā pašā laikā ir jānodrošina, lai siltums tiktu savlaicīgi izkliedēts atbilstoši iepriekš izstrādātajiem siltuma izkliedes kanāliem.

2. Pildījuma līmes izvēle
Saskaņā ar refrakcijas likumu, kad gaisma krīt no blīvas vides uz retu vidi, pilnīga emisija notiek, kad krītošais leņķis sasniedz noteiktu vērtību, tas ir, lielāks vai vienāds ar kritisko leņķi. GaN zilajām mikroshēmām GaN materiāla refrakcijas koeficients ir 2,3. Kad gaisma tiek izstarota no kristāla iekšpuses pret gaisu, saskaņā ar laušanas likumu kritiskais leņķis θ 0=sin-1 (n2/n1).
Starp tiem n2 ir vienāds ar 1, kas ir gaisa laušanas koeficients, un n1 ir GaN laušanas koeficients. Tāpēc tiek aprēķināts, ka kritiskais leņķis θ 0 ir aptuveni 25,8 grādi. Šajā gadījumā vienīgā gaisma, ko var izstarot, ir gaisma telpiskā telpiskā leņķī ≤ 25,8 grādi. Saskaņā ar ziņojumiem GaN mikroshēmu ārējā kvantu efektivitāte pašlaik ir aptuveni 30–40%. Tāpēc skaidu kristāla iekšējās absorbcijas dēļ gaismas īpatsvars, ko var izstarot ārpus kristāla, ir ļoti mazs. Saskaņā ar ziņojumiem GaN mikroshēmu ārējā kvantu efektivitāte pašlaik ir aptuveni 30–40%. Tāpat arī mikroshēmas izstarotajai gaismai ir jāiziet cauri iepakojuma materiālam un jānovada telpā, un jāņem vērā arī materiāla ietekme uz gaismas savākšanas efektivitāti.
Tāpēc, lai uzlabotu LED produktu iepakojuma gaismas novākšanas efektivitāti, ir nepieciešams palielināt n2 vērtību, tas ir, palielināt iepakojuma materiāla refrakcijas koeficientu, lai palielinātu produkta kritisko leņķi un līdz ar to. uzlabot produkta iepakojuma gaismas efektivitāti. Tajā pašā laikā iekapsulēšanas materiālam vajadzētu būt mazākai gaismas absorbcijai. Lai palielinātu izstarotās gaismas īpatsvaru, iepakojumam vislabāk ir izliekta vai puslodes forma. Tādā veidā, kad gaisma no iepakojuma materiāla tiek izstarota gaisā, tā ir gandrīz perpendikulāra saskarnei un vairs netiek pilnībā atstarota.

3. Atspulgu apstrāde
Ir divi galvenie atstarošanas apstrādes aspekti: viens ir atstarošanas apstrāde mikroshēmas iekšpusē, bet otrs ir gaismas atstarošana no iepakojuma materiāla. Izmantojot gan iekšējo, gan ārējo atstarošanas apstrādi, tiek palielināts no mikroshēmas izstarotās gaismas īpatsvars, tiek samazināta absorbcija mikroshēmas iekšpusē un uzlabota jaudas LED produktu gaismas efektivitāte. Runājot par iepakojumu, jaudas tipa gaismas diodes parasti montē jaudas tipa mikroshēmas uz metāla kronšteiniem vai pamatnēm ar atstarojošiem dobumiem. Kronšteina tipa atstarojošais dobums parasti ir pārklāts, lai uzlabotu atstarošanas efektu, savukārt substrāta tipa atstarojošais dobums parasti ir pulēts un var tikt apstrādāts ar galvanizāciju, ja apstākļi to atļauj. Tomēr iepriekš minētās divas apstrādes metodes ietekmē pelējuma precizitāte un process, un apstrādātajam atstarojošajam dobumam ir zināms atstarošanas efekts, taču tas nav ideāls. Pašlaik Ķīnā substrāta tipa atstarojošo dobumu ražošanā nepietiekamas pulēšanas precizitātes vai metāla pārklājumu oksidācijas dēļ atstarošanas efekts ir vājš. Tā rezultātā pēc atstarošanas zonas sasniegšanas tiek absorbēts daudz gaismas, ko nevar atstarot uz gaismu izstarojošo virsmu, kā paredzēts, kā rezultātā pēc galīgās iepakošanas ir zema gaismas ieguves efektivitāte.

4. Fluorescējošā pulvera izvēle un pārklāšana
Baltās jaudas LED gaismas efektivitātes uzlabošana ir saistīta arī ar fluorescējošā pulvera izvēli un procesa apstrādi. Lai uzlabotu zilo mikroshēmu fluorescējošā pulvera ierosmes efektivitāti, fluorescējošā pulvera izvēlei jābūt piemērotai, ieskaitot ierosmes viļņa garumu, daļiņu izmēru, ierosmes efektivitāti utt., un jāveic visaptverošs novērtējums, lai ņemtu vērā dažādus veiktspējas faktorus. Otrkārt, fluorescējošā pulvera pārklājumam jābūt vienmērīgam, vēlams ar vienādu līmējošā slāņa biezumu uz katras mikroshēmas gaismu izstarojošās virsmas, lai izvairītos no nevienmērīga biezuma, kas var izraisīt vietējās gaismas izstarošanos, kā arī uzlabotu gaismas vietas kvalitāte.

Pārskats:
Labs siltuma izkliedes dizains spēlē nozīmīgu lomu jaudas LED produktu gaismas efektivitātes uzlabošanā, un tas ir arī priekšnoteikums produkta kalpošanas un uzticamības nodrošināšanai. Labi izstrādāts gaismas izvades kanāls, koncentrējoties uz strukturālo dizainu, materiālu izvēli un atstarojošo dobumu, uzpildes līmvielu utt. apstrādi, var efektīvi uzlabot jaudas tipa LED gaismas savākšanas efektivitāti. Jaudas tipa baltai gaismas diodei fluorescējošā pulvera izvēle un procesa dizains ir arī ļoti svarīgi, lai uzlabotu vietas izmēru un gaismas efektivitāti.