Dioda LED, znana również jako źródło światła czwartej generacji lub źródło zielonego światła, charakteryzuje się oszczędzaniem energii, ochroną środowiska, długą żywotnością i niewielkimi rozmiarami. Jest szeroko stosowany w różnych dziedzinach, takich jak wskazanie, wyświetlanie, dekoracja, podświetlenie, oświetlenie ogólne i miejskie sceny nocne. Według różnych funkcji użytkowych można je podzielić na pięć kategorii: wyświetlacze informacyjne, światła sygnalizacyjne, oprawy oświetlenia samochodowego, podświetlenie ekranu LCD i oświetlenie ogólne.
Konwencjonalne lampy LED mają wady, takie jak niewystarczająca jasność, co prowadzi do niewystarczającej popularności. Lampy LED typu Power mają zalety, takie jak wysoka jasność i długa żywotność, ale mają problemy techniczne, takie jak opakowanie. Poniżej znajduje się krótka analiza czynników wpływających na efektywność zbierania światła przez opakowania LED typu Power.

1. Technologia rozpraszania ciepła
W przypadku diod elektroluminescencyjnych składających się ze złączy PN, gdy prąd przewodzenia przepływa przez złącze PN, złącze PN ulega utracie ciepła. Ciepło to jest emitowane do powietrza przez klej, materiały kapsułkujące, radiatory itp. Podczas tego procesu każda część materiału ma impedancję termiczną, która zapobiega przepływowi ciepła, zwaną oporem termicznym. Opór cieplny to stała wartość określona przez rozmiar, konstrukcję i materiały, z których wykonane jest urządzenie.
Zakładając, że opór cieplny diody elektroluminescencyjnej wynosi Rth (℃/W), a moc rozpraszania ciepła wynosi PD (W), wzrost temperatury złącza PN spowodowany stratą ciepła przez prąd wynosi:
T (℃)=Rth&TImes; PD
Temperatura złącza PN wynosi:
TJ=TA+Rth&TImes; PD
Wśród nich TA to temperatura otoczenia. Ze względu na wzrost temperatury złącza zmniejsza się prawdopodobieństwo rekombinacji luminescencji złącza PN, co skutkuje zmniejszeniem jasności diody elektroluminescencyjnej. Tymczasem ze względu na wzrost temperatury spowodowany utratą ciepła, jasność diody elektroluminescencyjnej nie będzie już rosła proporcjonalnie do prądu, co wskazuje na zjawisko nasycenia termicznego. Ponadto wraz ze wzrostem temperatury złącza szczytowa długość fali emitowanego światła również przesunie się w stronę dłuższych fal, około 0,2-0,3 nm/℃. W przypadku białych diod LED uzyskanych przez zmieszanie proszku fluorescencyjnego YAG pokrytego chipami niebieskiego światła, dryf długości fali światła niebieskiego spowoduje niedopasowanie z długością fali wzbudzenia proszku fluorescencyjnego, zmniejszając w ten sposób ogólną skuteczność świetlną białych diod LED i powodując zmiany w barwie światła białego temperatura.
W przypadku diod elektroluminescencyjnych mocy prąd sterujący wynosi zwykle kilkaset miliamperów lub więcej, a gęstość prądu złącza PN jest bardzo wysoka, więc wzrost temperatury złącza PN jest bardzo znaczący. W przypadku opakowań i zastosowań, jak zmniejszyć opór cieplny produktu, aby ciepło wytwarzane przez złącze PN mogło zostać jak najszybciej rozproszone, może nie tylko poprawić prąd nasycenia i skuteczność świetlną produktu, ale także zwiększyć niezawodność i żywotność produktu. Aby zmniejszyć opór cieplny produktu, szczególnie ważny jest dobór materiałów opakowaniowych, m.in. radiatorów, klejów itp. Opór cieplny każdego materiału powinien być niski, co wymaga dobrej przewodności cieplnej. Po drugie, projekt konstrukcyjny powinien być rozsądny, z ciągłym dopasowaniem przewodności cieplnej między materiałami i dobrymi połączeniami termicznymi między materiałami, aby uniknąć wąskich gardeł rozpraszania ciepła w kanałach termicznych i zapewnić odprowadzanie ciepła z warstw wewnętrznych do zewnętrznych. Jednocześnie konieczne jest zapewnienie terminowego odprowadzania ciepła z procesu, zgodnie z wcześniej zaprojektowanymi kanałami odprowadzania ciepła.

2. Dobór kleju wypełniającego
Zgodnie z prawem załamania światła, gdy światło pada z ośrodka gęstego do ośrodka rzadkiego, pełna emisja następuje, gdy kąt padania osiągnie określoną wartość, czyli większą lub równą kątowi krytycznemu. W przypadku niebieskich chipów GaN współczynnik załamania światła materiału GaN wynosi 2,3. Kiedy światło jest emitowane z wnętrza kryształu w kierunku powietrza, zgodnie z prawem załamania, kąt krytyczny θ 0 = sin-1 (n2/n1).
Wśród nich n2 jest równe 1, co jest współczynnikiem załamania światła powietrza, a n1 jest współczynnikiem załamania światła GaN. Dlatego kąt krytyczny θ 0 oblicza się na około 25,8 stopnia. W tym przypadku jedyne światło, które może zostać wyemitowane, to światło mieszczące się w przestrzennym kącie bryłowym ≤ 25,8 stopnia. Według doniesień zewnętrzna wydajność kwantowa chipów GaN wynosi obecnie około 30% -40%. Dlatego też, ze względu na wewnętrzną absorpcję kryształu chipa, część światła, która może zostać wyemitowana na zewnątrz kryształu, jest bardzo mała. Według doniesień zewnętrzna wydajność kwantowa chipów GaN wynosi obecnie około 30% -40%. Podobnie światło emitowane przez chip musi przejść przez materiał opakowania i zostać przesłane w przestrzeń kosmiczną. Należy również wziąć pod uwagę wpływ materiału na skuteczność zbierania światła.
Dlatego w celu poprawy efektywności zbierania światła przez opakowania produktów LED konieczne jest zwiększenie wartości n2, czyli zwiększenie współczynnika załamania światła materiału opakowaniowego, w celu zwiększenia kąta krytycznego produktu, a tym samym poprawić skuteczność świetlną opakowania produktu. Jednocześnie materiał kapsułkujący powinien charakteryzować się mniejszą absorpcją światła. Aby zwiększyć udział emitowanego światła, najlepiej zastosować opakowanie w kształcie łuku lub półkuli. W ten sposób światło emitowane z materiału opakowaniowego do powietrza jest prawie prostopadłe do granicy faz i nie ulega już całkowitemu odbiciu.

3. Przetwarzanie refleksji
Istnieją dwa główne aspekty obróbki odbiciowej: jeden to obróbka odbiciowa wewnątrz chipa, a drugi to odbicie światła przez materiał opakowania. Dzięki obróbce odbicia wewnętrznego i zewnętrznego zwiększa się proporcja światła emitowanego z wnętrza chipa, zmniejsza się absorpcja wewnątrz chipa i poprawia się skuteczność świetlna produktów Power LED. Jeśli chodzi o opakowanie, diody LED typu Power zwykle montują chipy typu Power na metalowych wspornikach lub podłożach z wgłębieniami odblaskowymi. Wnęka odblaskowa typu wspornikowego jest zwykle powlekana w celu poprawy efektu odbicia, podczas gdy wnęka odblaskowa typu podłoża jest zwykle polerowana i może zostać poddana obróbce galwanicznej, jeśli pozwalają na to warunki. Jednakże na powyższe dwie metody obróbki wpływa dokładność i proces formy, a przetworzona wnęka odblaskowa ma pewien efekt odbicia, ale nie jest idealna. Obecnie przy produkcji wnęk odblaskowych typu substratowego w Chinach, ze względu na niewystarczającą dokładność polerowania lub utlenianie powłok metalowych, efekt odbicia jest słaby. Powoduje to, że po dotarciu do obszaru odbicia pochłaniana jest duża ilość światła, które nie może zostać odbite od powierzchni emitującej światło zgodnie z oczekiwaniami, co prowadzi do niskiej wydajności zbierania światła po ostatecznym zapakowaniu.

4. Wybór i powlekanie proszku fluorescencyjnego
W przypadku białych diod LED dużej mocy poprawa skuteczności świetlnej wiąże się także z doborem proszku fluorescencyjnego i obróbką procesową. Aby poprawić skuteczność wzbudzenia niebieskich chipów proszkiem fluorescencyjnym, należy wybrać odpowiedni proszek fluorescencyjny, uwzględniając długość fali wzbudzenia, rozmiar cząstek, skuteczność wzbudzenia itp., a także należy przeprowadzić wszechstronną ocenę w celu uwzględnienia różnych czynników wydajności. Po drugie, powłoka proszku fluorescencyjnego powinna być jednolita, najlepiej z jednakową grubością warstwy kleju na każdej powierzchni emitującej światło chipa, aby uniknąć nierównej grubości, która może powodować brak emisji lokalnego światła, a także poprawić jakość plamki świetlnej.

Przegląd:
Dobra konstrukcja odprowadzania ciepła odgrywa znaczącą rolę w poprawie efektywności świetlnej produktów Power LED, a także jest warunkiem wstępnym zapewnienia trwałości i niezawodności produktu. Dobrze zaprojektowany kanał wyjściowy światła, ze szczególnym uwzględnieniem projektu konstrukcyjnego, doboru materiałów i obróbki procesowej wnęk odblaskowych, klejów wypełniających itp., może skutecznie poprawić efektywność zbierania światła przez diody LED typu Power. W przypadku białych diod LED o dużej mocy wybór proszku fluorescencyjnego i projekt procesu mają również kluczowe znaczenie dla poprawy wielkości plamki i skuteczności świetlnej.