Elementos de embalagem que afetam a eficiência da extração de luz LED - Tiras de lente LED de TV

O pacote geral LED usa um tipo de suporte, pacote de resina epóxi, a potência é pequena, o fluxo luminoso global não é grande, alto brilho só pode ser usado como uma iluminação especial. Com o desenvolvimento da tecnologia de chip LED e tecnologia de embalagem, em resposta à demanda por produtos LED de alto fluxo de luz no campo da iluminação, os LEDs baseados em energia entraram gradualmente no mercado. Este tipo de LED de tipo de energia geralmente coloca o chip emissor de luz no dissipador de calor e no dissipador de calor, e a lente ótica é montada nele para obter uma certa distribuição espacial óptica. O interior da lente é preenchido com silicone flexível de baixa tensão.

LED de energia para entrar no campo de iluminação, para alcançar a iluminação diária da família, há muitos problemas a serem resolvidos, o mais importante dos quais é a eficiência luminosa. Atualmente, a maior eficiência lumínica relatada pelos LEDs de potência no mercado é de cerca de 50lm / W, o que está longe dos requisitos da iluminação diária doméstica. A fim de melhorar a eficiência luminosa do LED de potência, por um lado, a eficiência do chip emissor de luz precisa ser melhorada; por outro lado, a tecnologia de empacotamento do LED tipo power precisa ser melhorada, começando de vários aspectos, como design estrutural, tecnologia de material e tecnologia de processo, para melhorar a eficiência da luz de encapsulamento do produto.

Quais são os elementos de embalagem que afetam a eficiência da extração de luz?

Tecnologia de dissipação de calor

Para diodos emissores de luz compostos de junções PN, quando a corrente direta flui da junção PN, a junção PN tem uma perda de calor, e esse calor é irradiado para o ar através de adesivos, materiais de envasamento, dissipadores de calor, etc. . Alguns materiais possuem uma impedância térmica que bloqueia o fluxo de calor, isto é, a resistência térmica. A resistência térmica é um valor fixo determinado pelo tamanho, estrutura e material do dispositivo. Deixe a resistência térmica do diodo emissor de luz ser Rth (° C / W) e a potência de dissipação de calor seja PD (W). Neste momento, o aumento de temperatura da junção PN devido à perda de calor atual é:

T (° C) = Rth × PD.

A temperatura da junção PN é:

TJ = TA + Rth × PD

Onde TA é a temperatura ambiente. À medida que a temperatura da junção aumenta, a probabilidade de recombinação por emissão de luz na junção PN diminui, e o brilho do diodo emissor de luz diminui. Ao mesmo tempo, devido ao aumento de temperatura causado pela perda de calor, o brilho do LED não continuará mais aumentando proporcionalmente com a corrente, ou seja, ele mostrará a saturação térmica. Além disso, à medida que a temperatura da junção aumenta, o pico do comprimento de onda da luz também muda para a direção da onda longa, cerca de 0,2-0,3nm / ° C, que é o comprimento de onda azul do LED branco obtido pela mistura do revestimento de fósforo YAG com um chip azul. A deriva causará uma incompatibilidade com o comprimento de onda de excitação do fósforo, reduzindo assim a eficiência luminosa global do LED branco e causando uma alteração na temperatura de cor da luz branca.

Para o LED de energia, a corrente de condução geralmente é de várias centenas de miliamperes ou mais, e a densidade de corrente da junção PN é muito grande, portanto o aumento de temperatura da junção PN é muito óbvio. Para embalagens e aplicações, como reduzir a resistência térmica do produto, de modo que o calor gerado pela junção PN pode ser emitido o mais rapidamente possível, não só pode melhorar a corrente de saturação do produto, melhorar a eficiência luminosa do produto, mas também melhora a confiabilidade e a vida útil do produto. A fim de reduzir a resistência térmica do produto, em primeiro lugar, a escolha de materiais de embalagem é particularmente importante, incluindo dissipadores de calor, adesivos, etc. A resistência térmica dos materiais é baixa, ou seja, é necessária uma boa condutividade térmica. Em segundo lugar, o projeto estrutural deve ser razoável, a condutividade térmica de cada material deve ser continuamente combinada, e a conexão condutora de calor entre os materiais deve ser boa para evitar o gargalo de dissipação de calor no canal condutor de calor e assegurar que o calor é dissipado da camada interna para a camada externa. Ao mesmo tempo, deve ser garantido, a partir do processo, que o calor seja dissipado em tempo hábil, de acordo com os canais de dissipação de calor pré-projetados.

2. Seleção de cola de enchimento

De acordo com a lei de refração, quando a luz entra no meio opticamente claro do meio opticamente denso, a emissão total ocorre quando o ângulo incidente atinge um certo valor, isto é, um ângulo crítico é maior ou igual ao ângulo crítico. Para os chips azuis GaN, o material GaN possui um índice de refração de 2,3. Quando a luz é emitida do interior do cristal para o ar, o ângulo crítico θ0 = sin-1 (n2 / n1) de acordo com a lei de refração.

Onde n2 é igual a 1, isto é, o índice de refração do ar, e n1 é o índice de refração de GaN, a partir do qual o ângulo crítico θ0 é calculado em cerca de 25,8 graus. Neste caso, apenas a luz dentro do ângulo sólido espacial com o ângulo de incidência ≤ 25,8 graus pode ser emitida. Segundo relatos, a eficiência quântica externa do chip GaN é atualmente de 30% a 40%. Portanto, devido à absorção interna do chip de cristal, a proporção de luz que pode ser emitida fora do cristal é muito pequena. Segundo relatos, a eficiência quântica externa de chips GaN está atualmente em torno de 30% -40%. Da mesma forma, a luz emitida pelo chip deve ser transmitida através do material de embalagem para o espaço, e o impacto do material sobre a eficiência da extração de luz também deve ser considerado.

Portanto, a fim de melhorar a eficiência de extração de luz da embalagem do produto LED, o valor de n2 deve ser aumentado, ou seja, o índice de refração do material de embalagem é aumentado para melhorar o ângulo crítico do produto, melhorando assim o pacote luminoso eficiência do produto. Ao mesmo tempo, a absorção de luz pelo material encapsulante é pequena. De modo a aumentar a proporção de luz emitida, a forma da embalagem é de preferência arqueada ou hemisférica, de modo que quando a luz é emitida do material encapsulante para o ar, é quase perpendicularmente dirigida para a interface e não gera mais reflexão total.

3. Processamento de Reflexão

Existem dois aspectos principais do processo de reflexão. Um é o processo de reflexão dentro do chip. O segundo é o reflexo da luz do material da embalagem. Através dos processos de reflexão internos e externos, a proporção de luz emitida pelo chip é aumentada para reduzir a absorção interna do chip. Melhore a eficiência luminosa dos produtos LED de energia. Do ponto de vista da embalagem, o LED tipo power geralmente é montado em um stent de metal ou substrato com uma cavidade refletiva. A cavidade reflectora do tipo stent é geralmente utilizada para melhorar o efeito reflexivo do plaqueamento, enquanto a cavidade reflectora baseada no substrato é geralmente polida. Os métodos estarão sujeitos ao tratamento de eletrodeposição, mas os dois métodos acima são afetados pela precisão e processo do molde. A cavidade reflexiva após o processamento tem um certo efeito de reflexão, mas não é ideal. Actualmente, na produção doméstica de cavidades reflectoras do tipo substrato, o efeito reflectivo é fraco devido a uma precisão de polimento insuficiente ou à oxidação do revestimento metálico. Isso faz com que muitos raios de luz sejam absorvidos após atingir a região refletora e não podem ser refletidos para a superfície emissora de luz de acordo com o alvo pretendido, resultando no eventual. A eficiência da extração de luz após a embalagem é baixa.

4. Seleção e revestimento de fósforo

Para LEDs de potência branca, o aumento na eficiência luminosa também está relacionado à escolha de fósforos e ao processo de processamento. Para melhorar a eficiência do fósforo para excitar o chip azul, a primeira escolha do fósforo deve ser apropriada, incluindo o comprimento de onda de excitação, tamanho de partícula e eficiência de excitação, etc. Ele precisa ser avaliado de forma abrangente para levar em conta várias propriedades. . Em segundo lugar, o revestimento de fósforo deve ser uniforme e é preferível que a espessura da camada adesiva em cada superfície emissora de luz do chip emissor de luz seja uniforme, de modo a evitar que a luz local seja emitida devido a espessuras irregulares e a qualidade o ponto de luz também pode ser melhorado.

Um bom design de dissipação de calor tem um efeito significativo na melhoria da eficiência luminosa dos produtos LED de energia, e também é um pré-requisito para garantir a vida útil e confiabilidade do produto. Para um canal de emissão de luz bem projetado, o design estrutural, seleção de material e tratamento de processo da cavidade refletiva, cola preenchida, etc. são enfatizados aqui, e a eficiência de emissão de luz do LED tipo de energia pode ser efetivamente melhorada . Para LEDs brancos do tipo de potência, a escolha de fósforos e o projeto do processo também são cruciais para a melhoria do local e a melhoria da eficiência luminosa.