기존의 LED는 일반적으로 브래킷 유형이며 에폭시 수지로 캡슐화되어 저전력이며 전체 광속은 크지 않으며 높은 밝기는 일부 특수 조명으로 만 사용할 수 있습니다. LED 칩 기술 및 패키징 기술의 개발로 조명 분야의 고 광속 플럭스 LED 제품에 대한 수요에 대응하여 파워 LED가 점차 시장에 진입했습니다. 파워 타입 LED는 일반적으로 방열판 방열판 상에 배치 된 발광 칩을 가지며, 광학적 렌즈가 그 위에 특정 광학 공간 분포를 달성하도록 조립되고, 렌즈는 저 응력가요 성 실리콘으로 충전된다.
전원 LED는 가정에서 매일 조명을 얻기 위해 조명 분야에 들어가야합니다. 여전히 해결해야 할 많은 문제가 있으며, 그 중 가장 중요한 것은 발광 효율입니다. 현재, 시중의 전원 LED에 의해보고 된 가장 높은 루멘 효율은 약 50 lm / W이며 이는 가정용 일일 조명의 요구 사항과는 거리가 멀다. 한편으로, 파워 LED의 발광 효율을 개선하기 위해, 발광 칩의 효율이 개선 될 필요가있다; 다른 한편으로, 구조 설계, 재료 기술 및 공정 기술, 제품 개선에서 시작하여 전력 LED의 패키징 기술을 추가로 개선해야합니다. 패키지 광 추출 효율.
광 추출 효율에 영향을 미치는 패키지 요소
방열 기술
PN 접합으로 구성된 발광 다이오드의 경우, PN 접합에서 순방향 전류가 흐를 때 PN 접합은 열 손실이 있으며, 이는 본딩 접착제, 포팅 재료, 방열판 등을 통해 대기로 방출됩니다. ., 진행중. 일부 재료에는 열 흐름, 즉 열 저항을 차단하는 열 임피던스가 있으며 이는 장치의 크기, 구조 및 재료에 의해 결정되는 고정 된 값입니다. LED의 열 저항은 Rth (° C / W)이고 방열 전력은 PD (W)입니다. 이때 전류의 열 손실로 인한 PN 접합 온도 상승은 다음과 같습니다.
T (° C) = Rth × PD.
PN 접합 온도는 다음과 같습니다.
TJ = TA + Rth × PD
여기서 TA는 주변 온도입니다. 접합 온도가 상승함에 따라 PN 접합 발광 재조합의 가능성이 감소하고 LED의 밝기가 감소합니다. 동시에 열 손실로 인한 온도 상승의 증가로 인해 LED의 밝기가 더 이상 전류에 비례하여 계속 증가하지 않아 열 포화를 나타냅니다. 또한, 접합 온도가 상승함에 따라, 발광의 피크 파장은 또한 약 0.2-0.3 nm / ° C의 장파장으로 표류 할 것이며, 이는 청색 칩으로 코팅 된 YAG 형광체를 혼합함으로써 얻어진 백색 LED에 대한 것이다. 드리프트는 형광체의 여기 파장과 불일치하여 백색 LED의 전체 발광 효율을 낮추고 백색 온도를 변화시킵니다.
전력 LED의 경우, 구동 전류는 일반적으로 수백 밀리 암페어 이상이며 PN 접합의 전류 밀도는 매우 크기 때문에 PN 접합의 온도 상승은 매우 분명합니다. 패키징 및 응용 제품의 경우 제품의 열 저항을 줄이는 방법으로 PN 접합에 의해 생성 된 열을 가능한 한 빨리 방출 할 수 있으며 제품의 포화 전류를 향상시킬뿐만 아니라 제품의 발광 효율을 향상시킬 수 있습니다 제품의 신뢰성과 수명을 향상시킵니다. . 제품의 열 저항을 줄이려면 방열판, 접착제 등 포장 재료의 선택이 특히 중요합니다. 각 재료의 열 저항이 낮습니다. 즉, 열 전도성이 양호해야합니다. 둘째, 구조 설계가 합리적이어야하고, 재료 간의 열전도율이 지속적으로 일치해야하며, 재료 간의 열 연결이 양호해야 열전도 채널의 방열 병목 현상을 피하고 열이 내부에서 열로 방출되도록합니다. 외층. 동시에 사전 설계된 방열 채널에 따라 열이 제때에 소산되도록해야합니다.
2. 충전 접착제 선택
굴절의 법칙에 따르면, 광이 광학 밀도가 높은 매체로부터 광 확산 매체로 입사 될 때, 입사 각도가 특정 값, 즉 임계 각도 이상에 도달하면 완전 방출이 발생한다. GaN 블루 칩의 경우, GaN 물질의 굴절률은 2.3이다. 결정 내부에서 공기로 빛이 방출 될 때, 굴절 법칙에 따라 임계각 θ0 = sin-1 (n2 / n1).
여기서 n2는 1, 즉 공기의 굴절률과 같고, n1은 GaN의 굴절률이며, 이로부터 임계각 θ0은 대략 25.8 도인 것으로 계산된다. 이 경우, 방출 될 수있는 빛은 입사각 ≤ 25.8 도의 고체 각 내의 빛이다. 현재 GaN 칩의 외부 양자 효율은 약 30 % -40 %이며, 따라서 칩 결정의 내부 흡수로 인해보고되었다. 크리스탈 외부에서 방출 될 수있는 빛의 비율은 작습니다. GaN 칩의 외부 양자 효율은 현재 약 30 % -40 % 인 것으로보고되었다. 유사하게, 칩에 의해 방출 된 광은 캡슐화 물질을 통해 공간으로 전달되고, 광 추출 효율에 대한 물질의 영향도 고려된다.
따라서, LED 제품 패키지의 광 추출 효율을 개선하기 위해, 제품의 임계 각도를 증가시키기 위해, 포장 재료의 굴절률을 증가시키기 위해, n2의 값을 증가시킬 필요가있다. 이에 의해 제품의 패키지 발광 효율을 향상시킨다. 동시에, 봉지 재는 광을 덜 흡수한다. 방출 된 광의 비율을 증가시키기 위해, 패키지의 형상은 바람직하게는 아치형 또는 반구형으로되어있어서, 광이 캡슐화 재료로부터 공기로 향할 때, 거의 반사되지 않도록 계면에 거의 수직으로 입사된다. 생산되었다.
3. 반사 처리
반사 처리에는 두 가지 주요 측면이 있습니다. 하나는 칩 내부의 반사 처리이고, 다른 하나는 봉지 재에 의한 빛의 반사입니다. 내부 및 외부의 반사 처리는 칩 내부에서 방출되는 광의 비율을 향상시키고 칩의 내부 흡수를 감소시킨다. 전원 LED 제품의 발광 효율을 향상시킵니다. 패키징 관점에서 볼 때, 전원 LED는 일반적으로 반사 형 공동이있는 금속 브래킷 또는 기판에 전원 칩을 장착합니다. 브래킷 형 반사 공동은 일반적으로 전기 도금을 사용하여 반사를 개선하는 반면, 기판 유형의 반사 공동은 일반적으로 연마된다. 모드에서, 도금 처리는 또한 조건 하에서 수행되지만, 상기 2 가지 처리 방법은 몰드 및 공정의 정밀도에 영향을 받고, 처리 후의 반사 공동은 특정 반사 효과를 갖지만, 이상적이지 않다 . 현재, 기 판형 반사 공동은 중국에서 제조된다. 연마 정밀도가 불충분하거나 금속 도금층의 산화로 인해 반사 효과가 나빠 반사 영역에 입사 한 후 많은 광이 흡수되어 의도 한 바에 따라 발광 표면에 반사 될 수 없다 최종 결과를 얻을 수 있습니다. 패키징 후 광 추출 효율이 낮다.
다양한 연구와 실험을 통해 우리는 독립적 인 지적 재산권을 가진 유기물 코팅을 사용하여 반사 처리 프로세스를 개발했습니다. 이 과정을 통해 캐리어 캐비티에 반사 된 빛은 거의 흡수되지 않으며 대부분 사용할 수 있습니다. 타격 광은 출사면에 반사됩니다. 이와 같이 처리 된 생성물의 광 추출 효율은 처리 전의 것과 비교하여 30 % 내지 50 % 증가 될 수있다. 현재 1W 백색광 LED는 40-50lm / W의 발광 효율 (원격 PMS-50 스펙트럼 분석 테스터의 테스트 결과)을 가지며 우수한 패키징 결과를 달성했습니다.
4. 형광체 선택 및 코팅
백색 전력 LED의 경우, 발광 효율의 증가는 또한 형광체 및 공정의 선택과 관련이있다. 청색 칩을 자극하는 형광체의 효율을 향상시키기 위해서는, 우선 여기 파장, 입자 크기, 여기 효율 등을 포함하는 형광체의 선택이 적절해야하며, 종합적인 평가가 필요하다. 다양한 속성을 설명하십시오. 둘째로, 형광체의 코팅은 균일해야하고, 바람직하게는 발광 칩의 각 발광 표면의 접착제 층의 두께는 균일하여, 불균일 한 두께로 인해 국소 광이 방출 될 수 없도록하고, 스팟의 품질을 향상시킬 수 있습니다.
우수한 열 설계는 전력 LED 제품의 발광 효율을 향상시키는 데 상당한 영향을 미치며 제품 수명과 신뢰성을 보장하기위한 전제 조건입니다. 잘 설계된 광 방출 채널은 반사 공동, 충전 접착제 등의 구조 설계, 재료 선택 및 공정 처리에 중점을두고 전원 LED의 광 추출 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다. 전력 형 백색 LED의 경우, 스폿 개선 및 발광 효율 개선에 형광체 및 공정 설계 선택이 중요합니다.