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China Outdoor Lights|Qu'est-ce qui affecte l'efficacité d'extraction de la lumière dans les packages LED ?|Sunshinelux

2022/08/12

La LED est appelée source d'éclairage de quatrième génération ou source de lumière verte. Il a les caractéristiques d'économie d'énergie, de protection de l'environnement, de longue durée de vie et de petite taille. Il est largement utilisé dans divers domaines tels que l'indication, l'affichage, la décoration, le rétroéclairage, l'éclairage général et les scènes nocturnes urbaines. Selon les différentes fonctions, il peut être divisé en cinq catégories : affichage des informations, feux de signalisation, lampes de véhicule, rétroéclairage LCD et éclairage général.

Les lampes à LED conventionnelles présentent des défauts tels qu'une luminosité insuffisante, ce qui entraîne une pénétration insuffisante. Les lampes à LED de puissance présentent les avantages d'une luminosité suffisante et d'une longue durée de vie, mais les LED de puissance présentent des difficultés techniques telles que l'emballage. Ce qui suit est une brève analyse des facteurs qui affectent l'efficacité d'extraction de la lumière des emballages LED de puissance.

Éléments d'encapsulation affectant l'efficacité d'extraction de la lumière

 

1. Technologie de refroidissement

 

Pour une diode électroluminescente composée d'une jonction PN, lorsque le courant direct traverse la jonction PN, la jonction PN subit une perte de chaleur et la chaleur est rayonnée dans l'air à travers l'adhésif, le matériau d'enrobage, le dissipateur thermique, etc. Certains les matériaux ont une résistance thermique qui empêche le flux de chaleur, c'est-à-dire une résistance thermique. La résistance thermique est une valeur fixe déterminée par la taille, la structure et le matériau de l'appareil.

 

Soit la résistance thermique de la diode électroluminescente Rth (°C/W) et la puissance de dissipation thermique PD (W). A ce moment, l'échauffement de la jonction PN provoqué par la perte de chaleur du courant est :

 

T(℃)=Rth&Heures ; PD

La température de jonction de la jonction PN est : TJ=TA+Rth&Heures ; PD

 

où TA est la température ambiante. Étant donné que l'augmentation de la température de jonction réduira la probabilité de recombinaison électroluminescente de la jonction PN, la luminosité de la diode électroluminescente diminuera. Dans le même temps, en raison de l'augmentation de l'élévation de température causée par la perte de chaleur, la luminosité de la diode électroluminescente ne continuera plus à augmenter proportionnellement au courant, c'est-à-dire qu'elle montrera le phénomène de saturation thermique. De plus, avec l'augmentation de la température de jonction, la longueur d'onde maximale de l'émission de lumière se déplacera également vers la direction des ondes longues, environ 0,2-0,3 nm/℃, soit environ 0,2-0,3 nm/℃. La dérive entraînera un décalage avec la longueur d'onde d'excitation du luminophore, réduisant ainsi l'efficacité lumineuse globale de la LED blanche et entraînant des changements dans la température de couleur de la lumière blanche.

Pour les diodes électroluminescentes de puissance, le courant d'attaque est généralement supérieur à quelques centaines de mA et la densité de courant de la jonction PN est très importante, de sorte que l'élévation de température de la jonction PN est très évidente. Pour l'emballage et les applications, comment réduire la résistance thermique du produit afin que la chaleur générée par la jonction PN puisse être dissipée le plus rapidement possible peut non seulement augmenter le courant de saturation du produit, améliorer l'efficacité lumineuse du produit, mais améliorent également la fiabilité et la durée de vie du produit. . Afin de réduire la résistance thermique du produit, le choix des matériaux d'emballage est particulièrement important, y compris les dissipateurs thermiques, les adhésifs, etc. La résistance thermique de chaque matériau doit être faible, c'est-à-dire qu'une bonne conductivité thermique est requise. Deuxièmement, la conception structurelle doit être raisonnable, la conductivité thermique de chaque matériau doit être adaptée en permanence et la conduction thermique entre les matériaux doit être bien connectée, afin d'éviter le goulot d'étranglement de dissipation thermique dans le canal de conduction thermique et de garantir que la chaleur est dissipée de l'intérieur vers l'extérieur couche par couche. Dans le même temps, il est nécessaire de s'assurer que la chaleur est dissipée en temps opportun selon les canaux de dissipation thermique préconçus.

2. Le choix de la colle de remplissage

Selon la loi de réfraction, lorsque la lumière est incidente d'un milieu optiquement plus dense à un milieu optiquement plus clairsemé, lorsque l'angle d'incidence atteint une certaine valeur, c'est-à-dire supérieure ou égale à l'angle critique, une émission complète se produira. Pour la puce bleue GaN, l'indice de réfraction du matériau GaN est de 2,3. Lorsque la lumière est émise de l'intérieur du cristal vers l'air, selon la loi de la réfraction, l'angle critique θ0=sin-1(n2/n1).

Parmi eux, n2 est égal à 1, c'est-à-dire l'indice de réfraction de l'air, et n1 est l'indice de réfraction de GaN, et l'angle critique θ0 est calculé comme étant d'environ 25,8 degrés. Dans ce cas, la seule lumière qui peut être émise est la lumière à l'intérieur de l'angle solide de l'angle d'incidence ≤ 25,8 degrés. Selon les rapports, l'efficacité quantique externe des puces GaN est actuellement d'environ 30 à 40 %. Par conséquent, en raison de l'absorption interne du cristal de la puce, la proportion de lumière pouvant être émise à l'extérieur du cristal est très faible. Selon les rapports, l'efficacité quantique externe actuelle des puces GaN est d'environ 30 à 40 %. De même, la lumière émise par la puce doit être transmise à l'espace à travers le matériau d'emballage, et l'influence du matériau sur l'efficacité d'extraction de la lumière doit également être prise en compte.

Par conséquent, afin d'améliorer l'efficacité d'extraction de la lumière de l'emballage du produit LED, la valeur de n2 doit être augmentée, c'est-à-dire que l'indice de réfraction du matériau d'emballage doit être augmenté pour augmenter l'angle critique du produit, améliorant ainsi la luminosité de l'emballage. efficacité du produit. Dans le même temps, le matériau d'encapsulation absorbe moins de lumière. Afin d'augmenter la proportion de lumière sortante, la forme de l'emballage est de préférence bombée ou hémisphérique, de sorte que lorsque la lumière est émise du matériau d'emballage vers l'air, elle soit presque perpendiculaire à l'interface, de sorte que la réflexion totale est n'est plus généré.

3. Traitement de la réflexion

Il existe deux aspects principaux du traitement de réflexion, l'un est le traitement de réflexion à l'intérieur de la puce et l'autre est la réflexion de la lumière par le matériau d'emballage. Grâce au traitement de réflexion à la fois de l'intérieur et de l'extérieur, la proportion de flux lumineux émis depuis l'intérieur de la puce est augmentée et l'absorption interne de la puce est réduite. Améliorer l'efficacité lumineuse des produits finis à LED de puissance. En termes d'emballage, les LED de puissance montent généralement des puces de puissance sur un support métallique ou un substrat avec une cavité réfléchissante. La cavité réfléchissante de type support est généralement galvanisée pour améliorer l'effet de réflexion, tandis que la cavité réfléchissante de type substrat est généralement polie. Cependant, les deux méthodes de traitement ci-dessus sont affectées par la précision du moule et du processus, et la cavité réfléchissante après traitement a un certain effet de réflexion, mais ce n'est pas idéal. À l'heure actuelle, la cavité réfléchissante de type substrat fabriquée en Chine a un effet de réflexion médiocre en raison d'une précision de polissage insuffisante ou de l'oxydation du revêtement métallique, ce qui provoque l'absorption d'une grande quantité de lumière après avoir touché la zone réfléchissante et ne peut pas être réfléchie par la lumière. surface émettrice comme prévu, ce qui donne le résultat final. L'efficacité d'extraction de la lumière après encapsulation est faible.

4. Sélection et revêtement de phosphore

Pour les LED blanches de puissance, l'amélioration de l'efficacité lumineuse est également liée à la sélection et au traitement des luminophores. Afin d'améliorer l'efficacité du luminophore pour exciter la puce bleue, tout d'abord, la sélection du luminophore doit être appropriée, y compris la longueur d'onde d'excitation, la taille des particules, l'efficacité d'excitation, etc., et doit être évaluée de manière approfondie, en tenant compte compte toutes les performances. Deuxièmement, le revêtement de poudre de luminophore doit être uniforme, de préférence l'épaisseur de la couche adhésive par rapport à chaque surface électroluminescente de la puce électroluminescente est uniforme, de manière à éviter que la lumière partielle ne puisse être émise en raison d'une épaisseur inégale. , et en même temps, la qualité du spot lumineux peut être améliorée.

Aperçu:

Une bonne conception de dissipation thermique joue un rôle important dans l'amélioration de l'efficacité lumineuse des produits LED de puissance, et est également une condition préalable pour assurer la durée de vie et la fiabilité du produit. Un canal d'extraction de lumière bien conçu, qui se concentre sur la conception structurelle, la sélection des matériaux et le traitement de la cavité réfléchissante et de la colle de remplissage, peut améliorer efficacement l'efficacité d'extraction de la lumière des LED de puissance. Pour les LED à lumière blanche de type puissance, la sélection des luminophores et la conception du processus sont également cruciales pour l'amélioration de la tache lumineuse et l'amélioration de l'efficacité lumineuse.


 

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