Elemen paket yang mempengaruhi efisiensi ekstraksi cahaya LED -TV strip lensa LED

Paket LED umum menggunakan jenis braket, paket resin epoxy, daya kecil, keseluruhan luminous flux tidak besar, kecerahan tinggi hanya dapat digunakan sebagai beberapa pencahayaan khusus. Dengan pengembangan teknologi chip dan teknologi pengemasan LED, sebagai tanggapan terhadap permintaan untuk produk LED fluks cahaya tinggi di bidang pencahayaan, LED berbasis tenaga telah secara bertahap memasuki pasar. Jenis jenis daya LED biasanya menempatkan chip memancarkan cahaya pada heat sink dan heat sink, dan lensa optik dirakit di atasnya untuk mencapai distribusi spasial optik tertentu. Bagian dalam lensa diisi dengan silikon fleksibel bertekanan rendah.

Power LED untuk memasuki bidang pencahayaan, untuk mencapai pencahayaan harian keluarga, ada banyak masalah yang harus diselesaikan, yang paling penting adalah efisiensi bercahaya. Saat ini, efisiensi lumen tertinggi yang dilaporkan oleh LED daya di pasar adalah sekitar 50lm / W, yang jauh dari persyaratan pencahayaan harian rumah tangga. Untuk meningkatkan efisiensi bercahaya dari LED daya, di satu sisi, efisiensi chip pemancar cahaya perlu ditingkatkan; di sisi lain, teknologi pengemasan LED tipe daya perlu ditingkatkan lebih lanjut, mulai dari berbagai aspek seperti desain struktural, teknologi material, dan teknologi proses untuk meningkatkan efisiensi enkapsulasi produk.

Apa elemen pengemasan yang memengaruhi efisiensi ekstraksi cahaya?

Teknologi disipasi panas

Untuk dioda pemancar cahaya yang terdiri dari sambungan PN, ketika arus maju mengalir dari persimpangan PN, persimpangan PN mengalami kehilangan panas, dan panas ini dipancarkan ke udara melalui perekat, bahan pot, heat sink, dll., Dalam prosesnya. . Beberapa material memiliki impedansi termal yang menghalangi aliran panas, yaitu, tahan panas. Hambatan panas adalah nilai tetap yang ditentukan oleh ukuran, struktur, dan bahan perangkat. Biarkan hambatan termal dari dioda pemancar cahaya menjadi Rth (° C / W) dan daya pembuangan panas menjadi PD (W). Pada saat ini, kenaikan suhu sambungan PN karena kehilangan panas saat ini adalah:

T (° C) = Rth × PD.

Suhu sambungan PN adalah:

TJ = TA + Rth × PD

Di mana TA adalah suhu lingkungan. Ketika suhu persimpangan meningkat, probabilitas rekombinasi PN junction light-emitting menurun, dan kecerahan dioda pemancar cahaya menurun. Pada saat yang sama, karena peningkatan suhu yang disebabkan oleh kehilangan panas, kecerahan LED tidak akan lagi terus meningkat secara proporsional dengan arus, yaitu, akan menunjukkan saturasi termal. Selain itu, ketika suhu persimpangan naik, panjang gelombang puncak cahaya juga akan bergeser ke arah gelombang panjang, sekitar 0,2-0,3 nm / ° C, yang merupakan panjang gelombang biru dari LED putih yang diperoleh dengan mencampurkan fosfor yang dilapisi YAG dengan chip biru. Drift akan menyebabkan ketidaksesuaian dengan panjang gelombang eksitasi fosfor, sehingga mengurangi efisiensi bercahaya keseluruhan dari LED putih dan menyebabkan perubahan dalam suhu warna dari cahaya putih.

Untuk LED daya, arus penggerak umumnya beberapa ratus milliamps atau lebih, dan rapat arus dari persimpangan PN sangat besar, sehingga kenaikan suhu sambungan PN sangat jelas. Untuk pengemasan dan aplikasi, bagaimana mengurangi hambatan termal dari produk, sehingga panas yang dihasilkan oleh sambungan PN dapat dipancarkan sesegera mungkin, tidak hanya dapat meningkatkan arus jenuh produk, meningkatkan efisiensi luminous dari produk, tetapi juga meningkatkan keandalan dan kehidupan produk. Untuk mengurangi ketahanan panas dari produk, pertama-tama, pilihan bahan pengemasan sangat penting, termasuk heat sink, perekat, dll. Ketahanan termal dari bahan rendah, yaitu, konduktivitas termal yang baik diperlukan. Kedua, desain struktural harus masuk akal, konduktivitas termal dari masing-masing bahan harus secara terus-menerus disesuaikan, dan hubungan penghantar panas antara bahan harus bagus sehingga untuk menghindari hambatan panas yang menghambur-hamburkan di saluran penghantar panas dan memastikan bahwa panas didisipasikan dari lapisan dalam ke lapisan luar. Pada saat yang sama, harus dipastikan dari proses bahwa panas didisipasikan secara tepat waktu sesuai dengan saluran pembuangan panas yang dirancang sebelumnya.

2. Pemilihan lem pengisi

Menurut hukum pembiasan, ketika cahaya memasuki media optik-jelas dari medium optik padat, emisi penuh terjadi ketika sudut datang mencapai nilai tertentu, yaitu, sudut kritis lebih besar dari atau sama dengan sudut kritis. Untuk chip GaN biru, material GaN memiliki indeks bias 2.3. Ketika cahaya dipancarkan dari interior kristal ke udara, sudut kritis θ0 = sin-1 (n2 / n1) menurut hukum pembiasan.

Dimana n2 sama dengan 1, yaitu indeks bias udara, dan n1 adalah indeks bias GaN, dari mana sudut kritis θ0 dihitung menjadi sekitar 25,8 derajat. Dalam hal ini, hanya cahaya dalam sudut padat spasial dengan sudut datang ≤ 25,8 derajat dapat dipancarkan. Menurut laporan, efisiensi kuantum eksternal chip GaN saat ini sekitar 30% hingga 40%. Oleh karena itu, karena penyerapan internal dari kristal chip, Proporsi cahaya yang dapat dipancarkan di luar kristal sangat kecil. Menurut laporan, efisiensi kuantum eksternal chip GaN saat ini sekitar 30% -40%. Demikian pula, cahaya yang dipancarkan oleh chip harus ditransmisikan melalui materi pengemasan ke ruang angkasa, dan dampak material pada efisiensi ekstraksi cahaya juga harus dipertimbangkan.

Oleh karena itu, untuk meningkatkan efisiensi ekstraksi cahaya dari paket produk LED, nilai n2 harus ditingkatkan, yaitu, indeks bias dari bahan paket meningkat untuk meningkatkan sudut kritis produk, sehingga meningkatkan paket yang bercahaya. efisiensi produk. Pada saat yang sama, penyerapan cahaya oleh bahan enkapsulasi kecil. Untuk meningkatkan proporsi cahaya yang keluar, bentuk paket lebih disukai melengkung atau setengah bola, sehingga ketika cahaya dipancarkan dari bahan enkapsulasi ke udara, hampir secara tegak lurus diarahkan ke antarmuka dan tidak lagi menghasilkan refleksi total.

3. Pemrosesan refleksi

Ada dua aspek utama dari proses refleksi. Salah satunya adalah proses refleksi di dalam chip. Yang kedua adalah pantulan cahaya dari bahan paket. Melalui proses refleksi internal dan eksternal, proporsi cahaya yang dipancarkan dari chip meningkat untuk mengurangi penyerapan internal chip. Meningkatkan efisiensi daya LED yang bercahaya. Dari perspektif kemasan, power-type LED biasanya dipasang pada stent metal atau substrat dengan rongga reflektif. Rongga reflektif tipe stent umumnya digunakan untuk meningkatkan efek reflektif dari plating, sedangkan rongga reflektif berbasis substrat umumnya dipoles. Metode ini akan tunduk pada perlakuan elektroplating, tetapi kedua metode di atas dipengaruhi oleh presisi dan proses cetakan. Rongga reflektif setelah diproses memiliki efek refleksi tertentu, tetapi tidak ideal. Saat ini, dalam produksi domestik rongga reflektif tipe-substrat, efek reflektifnya buruk karena tidak memadainya akurasi pemolesan atau oksidasi pelapisan logam. Hal ini menyebabkan banyak sinar cahaya yang diserap setelah mencapai daerah reflektif dan tidak dapat dipantulkan ke permukaan pemancar cahaya sesuai dengan target yang dituju, sehingga pada akhirnya efisiensi ekstraksi cahaya setelah kemasan menjadi rendah.

4. Pemilihan dan pelapisan fosfor

Untuk LED daya putih, peningkatan efisiensi pencahayaan juga terkait dengan pilihan fosfor dan proses pengolahan. Dalam rangka meningkatkan efisiensi fosfor untuk membangkitkan blue chip, pilihan pertama fosfor harus sesuai, termasuk panjang gelombang eksitasi, ukuran partikel, dan efisiensi eksitasi, dll. Diperlukan untuk dinilai secara komprehensif untuk memperhitungkan berbagai properti. . Kedua, pelapis fosfor harus seragam, dan lebih disukai bahwa ketebalan lapisan perekat pada setiap permukaan memancarkan cahaya chip memancarkan cahaya seragam sehingga mencegah cahaya lokal dari yang dipancarkan karena ketebalan yang tidak rata, dan kualitas titik cahaya juga bisa diperbaiki.

Desain disipasi panas yang baik memiliki efek yang signifikan dalam meningkatkan efisiensi daya LED yang bercahaya, dan ini juga merupakan prasyarat untuk memastikan masa pakai dan keandalan produk. Untuk saluran pemancar cahaya yang dirancang dengan baik, desain struktural, pemilihan material, dan perawatan proses rongga reflektif, lem yang diisi, dll. Ditekankan di sini, dan efisiensi pemancar cahaya dari LED tipe daya dapat ditingkatkan secara efektif . Untuk LED putih jenis-daya, pemilihan fosfor dan desain proses juga penting untuk peningkatan titik dan peningkatan efisiensi bercahaya.