Emballasjelementer som påvirker effektiviteten til ekstraksjon av LED-lys

- Feb 08, 2021-

Den generelle LED-pakken vedtar brakettypen, vedtar epoksyharpikspakken, kraften er liten, den totale lysstrømmen er ikke stor, og den høye lysstyrken kan bare brukes som litt spesiell belysning. Med utviklingen av LED-chipteknologi og emballeringsteknologi har kraft-LED-er gradvis kommet inn i markedet som svar på etterspørselen etter LED-produkter med høy lysstrøm i belysningsfeltet. Denne typen strøm-LED setter vanligvis den lysemitterende brikken på varmeavlederen, og er utstyrt med en optisk linse for å oppnå en viss optisk romlig fordeling, og linsen er fylt med fleksibel silikon med lavt stress.

Det er fortsatt mange problemer som må løses for at strøm-LED-er virkelig kommer inn i belysningsfeltet og realiserer daglig husholdningsbelysning. Den viktigste av disse er lyseffektivitet. For øyeblikket er den høyeste lumeneffektiviteten rapportert av strømdioder på markedet rundt 50 lm / W, som langt fra oppfyller kravene til daglig husholdningsbelysning. For å forbedre lyseffektiviteten til strøm-LED-er, på den ene siden, må effektiviteten til de lysemitterende brikkene forbedres; på den annen side, må også emballasjeteknologien til kraft-LED-er forbedres ytterligere, med utgangspunkt i strukturell design, materialteknologi og prosessteknologi for å forbedre produktytelsen Pakkeeffektivitet for lysutvinning.


Hva er emballasjeelementene som påvirker lysekstraksjonseffektiviteten?


1. Varmespredningsteknologi


For lysdioder sammensatt av PN-kryss, når fremoverstrømmen strømmer gjennom PN-krysset, har PN-krysset varmetap. Denne varmen utstråles i luften gjennom limet, pottematerialet, kjøleribben, etc. Noen materialer har termisk motstand som forhindrer varmestrøm, det vil si termisk motstand. Termisk motstand er en fast verdi bestemt av størrelsen, strukturen og materialet til enheten. Anta at den termiske motstanden til den lysemitterende dioden er Rth (℃ / W), og varmespredningseffekten er PD (W). På dette tidspunktet er temperaturstigningen til PN-krysset forårsaket av varmetapet til strømmen:


T (℃)=Rth × PD.


PN-krysset kryss temperatur er:


TJ=TA + Rth × PD


der TA er omgivelsestemperaturen. Når kryssetemperaturen stiger, reduseres sannsynligheten for PN-kryss lysemitterende rekombinasjon, og lysstyrken til den lysemitterende dioden vil avta. På samme tid, på grunn av økningen i temperatur forårsaket av varmetap, vil lysstyrken til den lysemitterende dioden ikke lenger fortsette å øke i forhold til strømmen, det vil si at den viser et fenomen med termisk metning. I tillegg, når kryssetemperaturen stiger, vil toppbølgelengden for lysutslipp også skifte til langbølgeretningen, ca. 0,2-0,3 nm / ℃. For den hvite lysdioden som oppnås ved å blande den blå brikken med YAG-fosfor, vil den blå bølgelengde Drift føre til en uoverensstemmelse med fosforens eksitasjonsbølgelengde, og dermed redusere den totale lyseffektiviteten til hvitt lys-LED og føre til en endring i det hvite lys fargetemperatur.


For strøm-lysdioder er kjørestrømmen generelt mer enn noen få hundre millimeter, og strømtettheten til PN-krysset er veldig stor, så temperaturstigningen til PN-krysset er veldig åpenbar. For emballasje og applikasjoner, hvordan reduserer du den termiske motstanden til produktet slik at varmen som genereres av PN-krysset kan spres så snart som mulig, ikke bare kan øke metningstrømmen til produktet, forbedre produktets lyseffektivitet, men også forbedre påliteligheten og levetiden til produktet. For å redusere produktets termiske motstand, er valg av emballasjemateriale spesielt viktig, inkludert varmeavleder, lim osv. Den termiske motstanden til hvert materiale bør være lav, det vil si at det er nødvendig med varmeledningsevne. For det andre, den strukturelle utformingen skal være rimelig, den termiske ledningsevnen til hvert materiale skal være kontinuerlig tilpasset, og den termiske forbindelsen mellom materialene skal være god, unngå varmespredningsflaskehalsen i varmeledningskanalen, og sørg for at varmen blir ledet fra det indre til det ytre laget. Samtidig er det nødvendig å sikre fra prosessen at varmen avgis i tide i henhold til den forhåndsutformede varmespredningskanalen.


2. Valg av fyllstoff


I følge brytningsloven, når lys kommer inn i det optisk tynne mediet fra et optisk tett medium, når innfallsvinkelen når en viss verdi, det vil si når innfallsvinkelen er større enn eller lik den kritiske vinkelen, vil full utslipp forekomme . For GaN blue chip er brytningsindeksen til GaN-materialet 2.3. Når lys sendes fra innsiden av krystallen til luften, i henhold til brytingsloven, er den kritiske vinkelen θ0=sin-1 (n2 / n1)


hvor n2 er lik 1, som er brytningsindeksen til luft, og n1 er brytningsindeksen til GaN. Fra denne beregningen er den kritiske vinkelen θ0 omtrent 25,8 grader. I dette tilfellet er det eneste lyset som kan sendes ut lyset innenfor den faste vinkelen til innfallsvinkelen ≤ 25,8 grader. Ifølge rapporter er den nåværende eksterne kvanteeffektiviteten til GaN-sjetonger omtrent 30% -40%. Derfor, på grunn av den indre absorpsjonen av flisekrystallet, er andelen lys som kan sendes ut på utsiden av krystallet, veldig liten. Ifølge rapporter er den nåværende eksterne kvanteffektiviteten til GaN-chips rundt 30% -40%. På samme måte må lyset som flisen sender ut, passere gjennom emballasjematerialet og overføres til rommet, og innflytelsen av materialet på lysekstraksjonseffektiviteten må også vurderes.


For å forbedre lysekstraksjonseffektiviteten til LED-produktemballasje, må verdien av n2 derfor økes, det vil si å øke brytningsindeksen til emballasjematerialet for å øke den kritiske vinkelen til produktet, og derved øke lyseffektiviteten til produktpakken. Samtidig bør lysabsorpsjonen av emballasjematerialet være liten. For å øke andelen av det utsendte lyset, er formen på emballasjen fortrinnsvis buet eller halvkuleformet, slik at når lyset sendes fra det innkapslende materialet til luften, er det nesten vinkelrett på grensesnittet, så total refleksjon er ingen lenger generert.


3. Behandling av refleksjon


Refleksjonsbehandlingen har hovedsakelig to aspekter. Den ene er refleksjonsbehandlingen inne i brikken, og den andre er refleksjonen av lys fra emballasjematerialet. Gjennom refleksjonsbehandlingen av de indre og eksterne aspektene økes andelen lys som sendes ut fra brikken, og den interne absorpsjonen av brikken reduseres. Forbedre lyseffektiviteten til kraftige LED-produkter. Fra emballasjeperspektivet er strøm-LED-er vanligvis montert på et metallbrakett eller underlag med et reflekterende hulrom. Det reflekterende hulrommet av brakett-typen er generelt galvanisert for å forbedre refleksjonseffekten, mens det reflekterende hulrommet av substrat-typen generelt er polert. Imidlertid er de to ovennevnte behandlingsmetodene påvirket av formens og prosessens nøyaktighet, og refleksjonshulen etter behandlingen har en viss refleksjonseffekt, men den er ikke ideell. For tiden har substrattypen reflekterende hulrom produsert i Kina dårlig refleksjonseffekt på grunn av utilstrekkelig poleringsnøyaktighet eller oksidasjon av metallbelegget. Dette fører til at mye lys absorberes etter å ha truffet det reflekterende området og kan ikke reflekteres til den lysemitterende overflaten som forventet, noe som resulterer i den endelige effektiviteten for lysekstraksjon etter emballasje.


4. Fosforpulvervalg og belegg


For hvite lysdioder er forbedringen av lyseffektiviteten også relatert til valg og prosessering av fosfor. For å forbedre effektiviteten av fosforer for å begeistre den blå brikken, bør for det første valget av fosfor være hensiktsmessig, inkludert eksitasjonsbølgelengde, partikkelstørrelse, eksiteringseffektivitet, etc., som må vurderes grundig og ta hensyn til hver ytelse. For det andre bør belegget av fosfor være jevnt, fortrinnsvis med en jevn tykkelse av limlaget på hver lysemitterende overflate av den lysemitterende brikken, for ikke å føre til at lokalt lys ikke kan sendes ut på grunn av ujevn tykkelse , og for å forbedre kvaliteten på lyspunktet.


God varmespredningsdesign har en betydelig effekt på å forbedre lyseffektiviteten til kraft-LED-produkter, og det er også en forutsetning for å sikre produktets levetid og pålitelighet. Og en godt designet lysutgangskanal, her fokuserer på strukturell design, materialvalg og prosessbehandling av det reflekterende hulrommet, fylling av lim etc., som effektivt kan forbedre lysekstraksjonseffektiviteten til strøm-LED-en. For krafthvite lysdioder er valg av fosfor og prosessdesign også avgjørende for forbedring av lyspunkt og forbedring av lyseffektiviteten.


Et par:LED-produktklassifisering Neste:Relatert kunnskap om LED lommelys