Dördüncü nesil aydınlatma kaynağı veya yeşil ışık kaynağı olarak da bilinen LED, enerji tasarrufu, çevre koruma, uzun ömür ve küçük boyut özelliklerine sahiptir. Gösterge, ekran, dekorasyon, arka ışık, genel aydınlatma ve kentsel gece sahneleri gibi çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Farklı kullanım fonksiyonlarına göre beş kategoriye ayrılabilir: bilgi ekranı, sinyal lambaları, otomotiv aydınlatma armatürleri, LCD ekran arka aydınlatması ve genel aydınlatma.
Geleneksel LED ışıkların yetersiz parlaklık gibi eksiklikleri vardır ve bu da yetersiz popülerliğe yol açar. Power tipi LED aydınlatmalar yüksek parlaklık ve uzun ömürlülük gibi avantajlara sahip olmakla birlikte paketleme gibi teknik zorluklara da sahiptirler. Aşağıda, güç tipi LED ambalajın ışık toplama verimliliğini etkileyen faktörlerin kısa bir analizi bulunmaktadır.

1. Isı dağıtma teknolojisi
PN bağlantılarından oluşan ışık yayan diyotlar için, PN bağlantı noktasından ileri akım aktığında, PN bağlantı noktasında ısı kaybı yaşanır. Bu ısı yapıştırıcı, kapsülleme malzemeleri, ısı emiciler vb. aracılığıyla havaya yayılır. Bu işlem sırasında malzemenin her bir parçası, termal direnç olarak bilinen, ısı akışını önleyen bir termal empedansa sahiptir. Termal direnç, cihazın boyutuna, yapısına ve malzemesine göre belirlenen sabit bir değerdir.
Işık yayan diyotun termal direncinin Rth (°C/W) ve ısı dağıtma gücünün PD (W) olduğunu varsayarsak, akımın ısı kaybından kaynaklanan PN bağlantısındaki sıcaklık artışı şöyle olur:
T (°C)=Rth&Times; PD
PN bağlantı sıcaklığı:
TJ=TA+Rth&Times; PD
Bunlardan TA ortam sıcaklığıdır. Bağlantı sıcaklığındaki artışa bağlı olarak, PN bağlantı lüminesans rekombinasyon olasılığı azalır, bu da ışık yayan diyotun parlaklığında bir azalmaya neden olur. Bu arada, ısı kaybından kaynaklanan sıcaklık artışı nedeniyle, ışık yayan diyotun parlaklığı artık akımla orantılı olarak artmaya devam etmeyecektir, bu da termal doygunluk olgusunu gösterir. Ek olarak, bağlantı sıcaklığı arttıkça, yayılan ışığın tepe dalga boyu da daha uzun dalga boylarına, yaklaşık 0,2-0,3 nm/°C'ye doğru kayacaktır. Mavi ışık çipleriyle kaplanmış YAG floresan tozunun karıştırılmasıyla elde edilen beyaz LED'ler için, mavi ışık dalga boyunun kayması, floresan tozun uyarılma dalga boyuyla uyumsuzluğa neden olacak ve böylece beyaz LED'lerin genel ışık verimliliği azalacak ve beyaz ışık renginde değişikliklere neden olacaktır. sıcaklık.
Güç ışığı yayan diyotlar için, sürüş akımı genellikle birkaç yüz miliamper veya daha fazladır ve PN bağlantısının akım yoğunluğu çok yüksektir, dolayısıyla PN bağlantısının sıcaklık artışı çok önemlidir. Paketleme ve uygulamalar için, PN bağlantısı tarafından üretilen ısının mümkün olan en kısa sürede dağıtılabilmesi için ürünün termal direncinin nasıl azaltılacağı, yalnızca ürünün doyma akımını ve ışık verimliliğini artırmakla kalmaz, aynı zamanda güvenilirliğini ve ürünün kullanım ömrü. Ürünün termal direncini azaltmak için, ısı emiciler, yapıştırıcılar vb. dahil olmak üzere ambalaj malzemelerinin seçimi özellikle önemlidir. Her malzemenin termal direnci düşük olmalıdır, bu da iyi bir termal iletkenlik gerektirir. İkinci olarak, termal kanallarda ısı dağılımı darboğazlarını önlemek ve ısının içten dış katmanlara yayılmasını sağlamak için malzemeler arasındaki termal iletkenliğin sürekli olarak eşleştirilmesi ve malzemeler arasında iyi termal bağlantıların sağlanması ile yapısal tasarım makul olmalıdır. Aynı zamanda önceden tasarlanmış ısı dağıtım kanallarına göre ısının zamanında dağıtılmasının prosesten sağlanması gerekir.

2. Dolgu yapıştırıcısının seçimi
Kırılma yasasına göre, ışık yoğun ortamdan seyrek ortama geldiğinde, geliş açısı belirli bir değere, yani kritik açıya eşit veya bu değere ulaştığında tam emisyon meydana gelir. GaN mavi çipleri için GaN malzemesinin kırılma indisi 2,3'tür. Işık kristalin içinden havaya doğru yayıldığında kırılma kanununa göre kritik açı θ 0=sin-1 (n2/n1) olur.
Bunlardan n2, havanın kırılma indisi olan 1'e eşittir ve n1, GaN'nin kırılma indisidir. Bu nedenle kritik açı θ 0 yaklaşık 25,8 derece olarak hesaplanır. Bu durumda yayılabilen tek ışık, ≤ 25,8 derecelik uzaysal katı açı içindeki ışıktır. Raporlara göre GaN yongalarının harici kuantum verimliliği şu anda %30-%40 civarında. Bu nedenle çip kristalinin dahili emiliminden dolayı kristalin dışına yayılabilen ışığın oranı çok küçüktür. Raporlara göre GaN yongalarının harici kuantum verimliliği şu anda %30-%40 civarında. Benzer şekilde çipin yaydığı ışığın ambalaj malzemesinden geçip uzaya iletilmesi gerekiyor ve malzemenin ışık toplama verimliliği üzerindeki etkisinin de dikkate alınması gerekiyor.
Bu nedenle LED ürün ambalajının ışık hasadı verimliliğini artırmak için, ürünün kritik açısını arttırmak ve dolayısıyla ambalaj malzemesinin kırılma indisini arttırmak için n2 değerini arttırmak gerekir. Ürünün ambalaj ışık verimliliğini artırın. Aynı zamanda kapsülleme malzemesinin ışığı daha az absorbe etmesi gerekir. Yayılan ışığın oranını arttırmak amacıyla ambalajın kavisli veya yarım küre şeklinde olması en iyisidir. Bu şekilde, ışık ambalaj malzemesinden havaya yayıldığında arayüze neredeyse dik olur ve artık tamamen yansımaya uğramaz.

3. Yansıma işleme
Yansıma işleminin iki ana yönü vardır: biri çipin içindeki yansıma işlemidir, diğeri ise ışığın ambalaj malzemesi tarafından yansıtılmasıdır. Hem iç hem de dış yansıma işlemi sayesinde çipin içinden yayılan ışığın oranı artırılır, çipin içindeki emilim azaltılır ve güç LED ürünlerinin ışık verimliliği artırılır. Paketleme açısından, güç tipi LED'ler genellikle güç tipi çipleri metal braketler veya yansıtıcı boşluklara sahip alt tabakalar üzerine monte eder. Braket tipi yansıtıcı boşluk genellikle yansıma etkisini geliştirmek için kaplanırken, alt tabaka tipi yansıtıcı boşluk genellikle cilalanır ve koşullar izin verirse elektrokaplama işlemine tabi tutulabilir. Bununla birlikte, yukarıdaki iki tedavi yöntemi kalıp doğruluğundan ve prosesinden etkilenir ve işlenmiş yansıtıcı boşluğun belirli bir yansıma etkisi vardır, ancak bu ideal değildir. Şu anda, Çin'deki alt tabaka tipi yansıtıcı boşlukların üretiminde, yetersiz parlatma doğruluğu veya metal kaplamaların oksidasyonu nedeniyle yansıma etkisi zayıftır. Bu, yansıma alanına ulaştıktan sonra çok fazla ışığın emilmesiyle sonuçlanır ve bu ışık, beklendiği gibi ışık yayan yüzeye yansıtılamaz, bu da son paketlemeden sonra düşük ışık toplama verimliliğine yol açar.

4. Floresan Tozun Seçimi ve Kaplaması
Beyaz güç LED'i için, ışık verimliliğindeki artış aynı zamanda floresan tozunun seçimi ve proses işlemiyle de ilgilidir. Mavi çiplerin floresan tozuyla uyarılmasının verimliliğini artırmak için, uyarma dalga boyu, parçacık boyutu, uyarma verimliliği vb. dahil olmak üzere floresan tozunun seçimi uygun olmalı ve çeşitli performans faktörlerini dikkate almak için kapsamlı bir değerlendirme yapılmalıdır. İkinci olarak, floresan tozunun kaplaması, yerel ışığın yayılamaz hale gelmesine neden olabilecek eşit olmayan kalınlıktan kaçınmak ve aynı zamanda iyileştirme sağlamak için, tercihen çipin her bir ışık yayan yüzeyinde yapışkan tabakanın eşit kalınlığı ile tekdüze olmalıdır. ışık noktasının kalitesi.

Genel bakış:
İyi ısı dağılımı tasarımı, güç LED ürünlerinin ışık verimliliğinin arttırılmasında önemli bir rol oynar ve aynı zamanda ürün ömrünün ve güvenilirliğinin sağlanması için de bir ön koşuldur. Yapısal tasarıma, malzeme seçimine ve yansıtıcı boşlukların proses işlemlerine, dolgu yapıştırıcılarına vb. odaklanan iyi tasarlanmış bir ışık çıkış kanalı, güç tipi LED'lerin ışık toplama verimliliğini etkili bir şekilde artırabilir. Güç tipi beyaz LED için, floresan tozunun seçimi ve proses tasarımı da spot boyutunun ve ışık verimliliğinin iyileştirilmesi açısından çok önemlidir.