قاديُعرف باسم مصدر الإضاءة من الجيل الرابع أو مصدر الضوء الأخضر. تتميز بخصائص توفير الطاقة وحماية البيئة وعمر الخدمة الطويل والحجم الصغير. يستخدم على نطاق واسع في مجالات مختلفة مثل الإشارة والعرض والديكور والإضاءة الخلفية والإضاءة العامة والمشهد الليلي الحضري. وفقا للوظائف المختلفة، يمكن تقسيمها إلى خمس فئات: عرض المعلومات، مصباح الإشارة، مصابيح السيارة، الإضاءة الخلفية LCD والإضاءة العامة.

عاديمصابيح LEDبها عيوب مثل عدم كفاية السطوع، مما يؤدي إلى عدم كفاية الاختراق. يتميز مصباح LED بالطاقة بمزايا السطوع الكافي وعمر الخدمة الطويل، لكن مصباح LED بالطاقة يواجه صعوبات فنية مثل التغليف. فيما يلي تحليل موجز للعوامل التي تؤثر على كفاءة استخلاص الضوء في عبوات LED للطاقة.

عوامل التغليف التي تؤثر على كفاءة استخلاص الضوء

1. تكنولوجيا تبديد الحرارة

بالنسبة للصمام الثنائي الباعث للضوء المكون من تقاطع PN، عندما يتدفق التيار الأمامي خارج تقاطع PN، فإن تقاطع PN يعاني من فقدان الحرارة. يتم تشعيع هذه الحرارة في الهواء من خلال المادة اللاصقة، أو مادة التأصيص، أو المشتت الحراري، وما إلى ذلك. في هذه العملية، يتمتع كل جزء من المادة بمقاومة حرارية لمنع تدفق الحرارة، أي المقاومة الحرارية. المقاومة الحرارية هي قيمة ثابتة تحدد حسب حجم الجهاز وبنيته ومادته.

دع المقاومة الحرارية لمصباح LED تكون rth (°C / W) وقوة التبديد الحراري تكون PD (W). في هذا الوقت، ترتفع درجة حرارة الوصلة PN الناتجة عن الفقد الحراري للتيار إلى:

T(°C)=Rth&TImes; بي دي

درجة حرارة تقاطع PN:

TJ=TA+Rth&TImes; بي دي

حيث TA هي درجة الحرارة المحيطة. سيؤدي ارتفاع درجة حرارة الوصلة إلى تقليل احتمالية إعادة التركيب التي ينبعث منها ضوء الوصلة PN، وسوف ينخفض ​​سطوع LED. في الوقت نفسه، نظرًا لزيادة ارتفاع درجة الحرارة الناتجة عن فقدان الحرارة، لن يزيد سطوع LED بما يتناسب مع التيار، أي أنه يظهر التشبع الحراري. بالإضافة إلى ذلك، مع زيادة درجة حرارة الوصلة، فإن الطول الموجي الأقصى للتألق سوف ينجرف أيضًا إلى اتجاه الموجة الطويلة، حوالي 0.2-0.3 نانومتر / درجة مئوية. بالنسبة لمصباح LED الأبيض الذي تم الحصول عليه عن طريق خلط فوسفور YAG المطلي برقاقة زرقاء، فإن انجراف الطول الموجي الأزرق سوف يسبب عدم تطابق مع الطول الموجي المثير للفوسفور، وذلك لتقليل كفاءة الإضاءة الإجمالية لمصباح LED الأبيض وتغيير درجة حرارة اللون للضوء الأبيض.

بالنسبة لمصابيح LED للطاقة، يكون تيار القيادة بشكل عام أكثر من مئات Ma، والكثافة الحالية لوصلة PN كبيرة جدًا، وبالتالي فإن ارتفاع درجة حرارة تقاطع PN واضح جدًا. بالنسبة للتغليف والتطبيق، فإن كيفية تقليل المقاومة الحرارية للمنتج وتبديد الحرارة الناتجة عن وصلة PN في أسرع وقت ممكن لا يمكن فقط تحسين تيار تشبع المنتج وتحسين كفاءة الإضاءة للمنتج، ولكن أيضًا تحسين الموثوقية وعمر الخدمة للمنتج. من أجل تقليل المقاومة الحرارية للمنتجات، أولاً، يعد اختيار مواد التعبئة والتغليف أمرًا مهمًا بشكل خاص، بما في ذلك المشتت الحراري والمواد اللاصقة وما إلى ذلك. يجب أن تكون المقاومة الحرارية لكل مادة منخفضة، أي أنه يجب أن تتمتع بموصلية حرارية جيدة . ثانيا، يجب أن يكون التصميم الهيكلي معقولا، ويجب أن تكون الموصلية الحرارية بين المواد مطابقة بشكل مستمر، ويجب أن تكون الموصلية الحرارية بين المواد متصلة بشكل جيد، وذلك لتجنب عنق الزجاجة في تبديد الحرارة في قناة التوصيل الحراري وضمان تبديد الحرارة من الداخلية إلى الطبقة الخارجية. وفي الوقت نفسه، من الضروري التأكد من تبديد الحرارة في الوقت المناسب وفقًا لقناة تبديد الحرارة المصممة مسبقًا.

2. اختيار الحشو

وفقًا لقانون الانكسار، عندما يسقط الضوء من وسط كثيف خفيف إلى وسط متناثر خفيف، وعندما تصل زاوية السقوط إلى قيمة معينة، أي أكبر من أو تساوي الزاوية الحرجة، سيحدث انبعاث كامل. بالنسبة للرقائق الزرقاء GaN، فإن معامل الانكسار لمواد GaN هو 2.3. عندما ينبعث الضوء من داخل البلورة إلى الهواء، وفقًا لقانون الانكسار، فإن الزاوية الحرجة θ 0=sin-1(n2/n1)©.

حيث N2 يساوي 1، أي معامل انكسار الهواء، وN1 هو معامل انكسار Gan، ومنه تحسب الزاوية الحرجة θ0 بحوالي 25.8 درجة. في هذه الحالة، الضوء الوحيد الذي يمكن أن ينبعث هو الضوء الموجود داخل الزاوية الصلبة المكانية بزاوية سقوط ≥ 25.8 درجة. يُذكر أن الكفاءة الكمية الخارجية لشريحة Gan تبلغ حوالي 30% – 40%. ولذلك، بسبب الامتصاص الداخلي لرقاقة الكريستال، فإن نسبة الضوء التي يمكن أن تنبعث خارج البلورة تكون صغيرة جدًا. يُذكر أن الكفاءة الكمية الخارجية لشريحة Gan تبلغ حوالي 30% – 40%. وبالمثل، ينبغي أن ينتقل الضوء المنبعث من الرقاقة إلى الفضاء من خلال مادة التعبئة والتغليف، ويجب أيضًا مراعاة تأثير المادة على كفاءة استخلاص الضوء.

لذلك، من أجل تحسين كفاءة استخلاص الضوء لتغليف منتج LED، يجب زيادة قيمة N2، أي أنه يجب زيادة معامل الانكسار لمواد التغليف لتحسين الزاوية الحرجة للمنتج، وذلك لتحسين التغليف. كفاءة مضيئة للمنتج. وفي الوقت نفسه، ينبغي أن يكون امتصاص الضوء لمواد التعبئة والتغليف صغيرا. من أجل تحسين نسبة الضوء الصادر، يفضل أن يكون شكل العبوة مقوسًا أو نصف كروي، بحيث عندما ينبعث الضوء من مادة التغليف إلى الهواء، يكون عموديًا تقريبًا على الواجهة، لذلك لا يوجد انعكاس كلي.

3. معالجة الانعكاس

هناك جانبان رئيسيان لمعالجة الانعكاس: أحدهما هو معالجة الانعكاس داخل الشريحة، والآخر هو انعكاس الضوء عن طريق مواد التعبئة والتغليف. من خلال معالجة الانعكاس الداخلي والخارجي، يمكن تحسين نسبة تدفق الضوء المنبعث من الشريحة، ويمكن تقليل الامتصاص الداخلي للرقاقة، ويمكن تحسين كفاءة الإضاءة لمنتجات LED للطاقة. فيما يتعلق بالتعبئة، عادةً ما يقوم مصباح الطاقة LED بتجميع شريحة الطاقة على الدعامة المعدنية أو الركيزة مع تجويف الانعكاس. يعتمد تجويف الانعكاس من النوع الداعم بشكل عام الطلاء الكهربائي لتحسين تأثير الانعكاس، بينما يعتمد تجويف انعكاس اللوحة الأساسية بشكل عام على التلميع. إذا كان ذلك ممكنًا، سيتم إجراء معالجة بالطلاء الكهربائي، لكن طريقتي المعالجة المذكورتين أعلاه تتأثران بدقة القالب ومعالجته، وتجويف الانعكاس المعالج له تأثير انعكاس معين، ولكنه ليس مثاليًا. في الوقت الحاضر، نظرًا لعدم كفاية دقة التلميع أو أكسدة الطلاء المعدني، فإن تأثير الانعكاس لتجويف الانعكاس من نوع الركيزة المصنوع في الصين ضعيف، مما يؤدي إلى امتصاص الكثير من الضوء بعد التصوير في منطقة الانعكاس وعدم القدرة على الانعكاس على المنطقة. سطح باعث للضوء وفقًا للهدف المتوقع، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة استخلاص الضوء بعد التغليف النهائي.

4. اختيار الفوسفور والطلاء

بالنسبة لمصابيح LED ذات الطاقة البيضاء، يرتبط تحسين كفاءة الإضاءة أيضًا باختيار الفوسفور ومعالجة المعالجة. من أجل تحسين كفاءة إثارة الفوسفور للرقاقة الزرقاء، أولاً، يجب أن يكون اختيار الفوسفور مناسبًا، بما في ذلك الطول الموجي للإثارة، وحجم الجسيمات، وكفاءة الإثارة، وما إلى ذلك، والتي تحتاج إلى تقييم شامل ومراعاة الأداء بالكامل. ثانيًا، يجب أن يكون طلاء الفوسفور موحدًا، ويفضل أن يكون سمك الطبقة اللاصقة على كل سطح باعث للضوء للرقاقة الباعثة للضوء موحدًا، حتى لا يمنع انبعاث الضوء المحلي بسبب السماكة غير المتساوية، ولكن كما تعمل على تحسين جودة بقعة الضوء.

ملخص:

يلعب التصميم الجيد لتبديد الحرارة دورًا مهمًا في تحسين كفاءة الإضاءة لمنتجات LED للطاقة، وهو أيضًا الأساس لضمان عمر الخدمة وموثوقية المنتجات. تركز قناة مخرج الضوء ذات التصميم الجيد هنا على التصميم الهيكلي، واختيار المواد ومعالجة العمليات لتجويف الانعكاس وملء الغراء، مما يمكن أن يحسن بشكل فعال كفاءة استخلاص الضوء لمصابيح الطاقة LED. من أجل السلطةالصمام الأبيضيعد اختيار الفوسفور وتصميم العملية أمرًا مهمًا أيضًا لتحسين كفاءة البقعة والإضاءة.