LED, juga dikenal sebagai sumber penerangan generasi keempat atau sumber lampu hijau, memiliki karakteristik hemat energi, ramah lingkungan, umur panjang, dan ukuran kecil. Ini banyak digunakan di berbagai bidang seperti indikasi, tampilan, dekorasi, lampu latar, penerangan umum, dan pemandangan malam perkotaan. Menurut fungsi penggunaan yang berbeda, dapat dibagi menjadi lima kategori: tampilan informasi, lampu sinyal, perlengkapan penerangan otomotif, lampu latar layar LCD, dan penerangan umum.
Lampu LED konvensional memiliki kekurangan seperti kecerahan yang kurang sehingga menyebabkan popularitasnya kurang. Lampu LED tipe daya memiliki keunggulan seperti kecerahan tinggi dan masa pakai yang lama, namun memiliki kesulitan teknis seperti pengemasan. Di bawah ini adalah analisis singkat mengenai faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi pemanenan cahaya pada kemasan LED tipe daya.

1. Teknologi pembuangan panas
Untuk dioda pemancar cahaya yang terdiri dari sambungan PN, ketika arus maju mengalir melalui sambungan PN, sambungan PN tersebut mengalami kehilangan panas. Panas ini dipancarkan ke udara melalui perekat, bahan enkapsulasi, heat sink, dll. Selama proses ini, setiap bagian material memiliki impedansi termal yang mencegah aliran panas, yang dikenal sebagai ketahanan termal. Resistansi termal adalah nilai tetap yang ditentukan oleh ukuran, struktur, dan bahan perangkat.
Dengan asumsi hambatan termal dioda pemancar cahaya adalah Rth (℃/W) dan daya pembuangan panas adalah PD (W), kenaikan suhu sambungan PN yang disebabkan oleh hilangnya panas arus adalah:
T (℃)=Rt&Waktu; PD
Suhu sambungan PN adalah:
TJ=TA+Rth&Waktu; PD
Diantaranya, TA adalah suhu lingkungan. Karena peningkatan suhu sambungan, kemungkinan rekombinasi pendaran sambungan PN menurun, yang mengakibatkan penurunan kecerahan dioda pemancar cahaya. Sementara itu, akibat peningkatan suhu akibat kehilangan panas, kecerahan dioda pemancar cahaya tidak lagi terus meningkat sebanding dengan arus, yang menunjukkan fenomena saturasi termal. Selain itu, seiring dengan meningkatnya suhu persimpangan, panjang gelombang puncak cahaya yang dipancarkan juga akan bergeser ke arah panjang gelombang yang lebih panjang, sekitar 0,2-0,3 nm/℃. Untuk LED putih yang diperoleh dengan mencampurkan bubuk fluoresen YAG yang dilapisi dengan chip cahaya biru, penyimpangan panjang gelombang cahaya biru akan menyebabkan ketidaksesuaian dengan panjang gelombang eksitasi bubuk fluoresen, sehingga mengurangi efisiensi cahaya LED putih secara keseluruhan dan menyebabkan perubahan warna cahaya putih. suhu.
Untuk dioda pemancar cahaya daya, arus penggerak umumnya beberapa ratus miliampere atau lebih, dan rapat arus sambungan PN sangat tinggi, sehingga kenaikan suhu sambungan PN sangat signifikan. Untuk pengemasan dan aplikasi, cara mengurangi ketahanan termal produk sehingga panas yang dihasilkan oleh sambungan PN dapat dihilangkan sesegera mungkin tidak hanya dapat meningkatkan arus saturasi dan efisiensi cahaya produk, tetapi juga meningkatkan keandalan dan umur produk. Untuk mengurangi ketahanan termal produk, pemilihan bahan pengemas sangat penting, termasuk heat sink, perekat, dll. Ketahanan termal setiap bahan harus rendah, sehingga memerlukan konduktivitas termal yang baik. Kedua, desain struktural harus masuk akal, dengan pencocokan konduktifitas termal antar material secara terus menerus dan koneksi termal yang baik antar material untuk menghindari kemacetan pembuangan panas di saluran termal dan memastikan pembuangan panas dari lapisan dalam ke lapisan luar. Pada saat yang sama, proses tersebut perlu dipastikan bahwa panas dibuang tepat waktu sesuai dengan saluran pembuangan panas yang telah dirancang sebelumnya.

2. Pemilihan perekat pengisi
Menurut hukum pembiasan, bila cahaya datang dari medium padat ke medium jarang, emisi penuh terjadi bila sudut datang mencapai nilai tertentu, yaitu lebih besar atau sama dengan sudut kritis. Untuk blue chip GaN, indeks bias bahan GaN adalah 2,3. Ketika cahaya dipancarkan dari dalam kristal menuju udara, menurut hukum pembiasan, sudut kritis θ 0=sin-1 (n2/n1).
Diantaranya, n2 sama dengan 1 yang merupakan indeks bias udara, dan n1 adalah indeks bias GaN. Oleh karena itu, sudut kritis θ 0 dihitung sekitar 25,8 derajat. Dalam hal ini, satu-satunya cahaya yang dapat dipancarkan adalah cahaya dalam sudut padat spasial ≤ 25,8 derajat. Menurut laporan, efisiensi kuantum eksternal chip GaN saat ini berada di kisaran 30%-40%. Oleh karena itu, karena penyerapan internal kristal chip, proporsi cahaya yang dapat dipancarkan di luar kristal menjadi sangat kecil. Menurut laporan, efisiensi kuantum eksternal chip GaN saat ini berkisar 30%-40%. Demikian pula, cahaya yang dipancarkan oleh chip harus melewati bahan pengemas dan disalurkan ke luar angkasa, dan dampak material terhadap efisiensi pemanenan cahaya juga perlu dipertimbangkan.
Oleh karena itu, untuk meningkatkan efisiensi pemanenan cahaya pada kemasan produk LED, perlu dilakukan peningkatan nilai n2, yaitu peningkatan indeks bias bahan kemasan, sehingga sudut kritis produk dapat ditingkatkan. meningkatkan efisiensi pencahayaan kemasan produk. Pada saat yang sama, bahan enkapsulasi harus memiliki daya serap cahaya yang lebih sedikit. Untuk meningkatkan proporsi cahaya yang dipancarkan, yang terbaik adalah memiliki bentuk kemasan yang melengkung atau setengah bola. Dengan cara ini, ketika cahaya dipancarkan dari bahan kemasan ke udara, cahaya tersebut hampir tegak lurus terhadap antarmuka dan tidak lagi mengalami pantulan total.

3. Pemrosesan refleksi
Ada dua aspek utama perlakuan pantulan: yang pertama adalah perlakuan pantulan di dalam chip, dan yang lainnya adalah pantulan cahaya oleh bahan kemasan. Melalui perlakuan refleksi internal dan eksternal, proporsi cahaya yang dipancarkan dari dalam chip ditingkatkan, penyerapan di dalam chip berkurang, dan efisiensi cahaya produk LED daya ditingkatkan. Dalam hal pengemasan, LED tipe daya biasanya memasang chip tipe daya pada braket logam atau media dengan rongga reflektif. Rongga reflektif tipe braket biasanya dilapisi untuk meningkatkan efek refleksi, sedangkan rongga reflektif tipe substrat biasanya dipoles dan dapat menjalani perawatan pelapisan listrik jika kondisinya memungkinkan. Namun, kedua metode perawatan di atas dipengaruhi oleh keakuratan dan proses cetakan, dan rongga reflektif yang diproses memiliki efek refleksi tertentu, namun tidak ideal. Saat ini, dalam produksi rongga reflektif jenis substrat di Cina, karena akurasi pemolesan yang tidak memadai atau oksidasi lapisan logam, efek refleksinya buruk. Hal ini mengakibatkan banyak cahaya yang diserap setelah mencapai area pantulan, yang tidak dapat dipantulkan ke permukaan pemancar cahaya seperti yang diharapkan, sehingga menyebabkan rendahnya efisiensi pengumpulan cahaya setelah pengemasan akhir.

4. Pemilihan dan Pelapisan Bubuk Fluorescent
Untuk LED daya putih, peningkatan efisiensi cahaya juga terkait dengan pemilihan bubuk fluoresen dan perawatan proses. Untuk meningkatkan efisiensi eksitasi bubuk fluoresen dari blue chips, pemilihan bubuk fluoresen harus tepat, termasuk panjang gelombang eksitasi, ukuran partikel, efisiensi eksitasi, dll., dan penilaian komprehensif harus dilakukan dengan mempertimbangkan berbagai faktor kinerja. Kedua, lapisan bubuk fluoresen harus seragam, sebaiknya dengan ketebalan lapisan perekat yang seragam pada setiap permukaan chip yang memancarkan cahaya, untuk menghindari ketebalan yang tidak merata yang dapat menyebabkan cahaya lokal tidak dapat dipancarkan, dan juga meningkatkan kualitas. kualitas titik cahaya.

Ringkasan:
Desain pembuangan panas yang baik memainkan peran penting dalam meningkatkan efisiensi cahaya produk LED daya, dan juga merupakan prasyarat untuk memastikan masa pakai dan keandalan produk. Saluran keluaran cahaya yang dirancang dengan baik, dengan fokus pada desain struktural, pemilihan material, dan perawatan proses rongga reflektif, perekat pengisi, dll., dapat secara efektif meningkatkan efisiensi pemanenan cahaya LED tipe daya. Untuk LED putih tipe daya, pemilihan bubuk fluoresen dan desain proses juga penting untuk meningkatkan ukuran titik dan efisiensi cahaya.