先進設備による効率的な生産従来のLEDは一般的にブラケットタイプで、エポキシ樹脂で封入されており、低電力であり、全体の光束は大きくなく、高輝度は特殊な照明としてしか使用できません。 LEDチップ技術とパッケージング技術の発展に伴い、照明分野での高光束LED製品の需要に応えて、パワーLEDが徐々に市場に参入しています。 パワー型ＬＥＤは一般にヒートシンクヒートシンク上に配置された発光チップを有し、その上に光学レンズが組み立てられて一定の光学的空間分布を達成し、レンズは低応力の可撓性シリコーンで充填されている。
家庭で毎日の照明を実現するには、パワーLEDが照明の分野に参入する必要があります。 解決すべき問題はまだたくさんありますが、最も重要なのは発光効率です。 現在、市場のパワーLEDによって報告されている最高ルーメン効率は約50 lm / Wであり、これは家庭の日々の照明の要件からはほど遠いものです。 一方で、パワーＬＥＤの発光効率を向上させるためには、発光チップの効率を向上させる必要がある。 一方、パワーLEDの実装技術は、構造設計、材料技術、プロセス技術、そして製品の改良からさらに改善する必要があります。 パッケージの光取り出し効率
まず、光抽出効率に影響を与えるパッケージ要素
1.放熱技術
ＰＮ接合からなる発光ダイオードの場合、ＰＮ接合から順方向電流が流れると、ＰＮ接合は熱損失を有し、これは、接着剤、ポッティング材料、ヒートシンクなどを介して空気中に放射される。 。、 過程の中で。 いくつかの材料は、熱の流れを妨げる熱インピーダンス、すなわち熱抵抗を有し、これは、デバイスのサイズ、構造、および材料によって決まる固定値である。 LEDの熱抵抗をRth（°C / W）、放熱電力をPD（W）とします。 このとき、電流の熱損失によるPN接合部の温度上昇は次のようになります。
Ｔ（℃）＝ Ｒｔｈ×ＰＤ。
PN接合部温度は次のとおりです。
TJ = TA + Rth×PD
TAは周囲温度です。 接合部温度が上昇すると、PN接合の発光再結合の確率が低下し、LEDの輝度が低下します。 同時に、熱損失による温度上昇の増加により、LEDの輝度は電流に比例して増加しなくなり、熱飽和を示します。 さらに、接合温度が上昇するにつれて、ルミネセンスのピーク波長もまた、約０．２〜０．３ｎｍ ／℃の長波長に向かってドリフトすることになり、これは、青色チップでコーティングされたＹＡＧ蛍光体を混合することによって得られる白色ＬＥＤの場合である。 ドリフトは、蛍光体の励起波長との不一致を引き起こし、それによって白色ＬＥＤの全体的な発光効率を低下させ、白色温度の変化を引き起こす。
パワーLEDの場合、駆動電流は一般に数百ミリアンペア以上であり、PN接合の電流密度は非常に大きいので、PN接合の温度上昇は非常に明白です。 パッケージングおよびアプリケーションでは、PN接合で発生した熱をできるだけ早く放散できるように製品の熱抵抗を減らす方法は、製品の飽和電流を向上させるだけでなく、製品の発光効率を向上させることもできます。しかし、製品の信頼性と寿命も向上します。 。 製品の熱抵抗を低減するために、ヒートシンク、接着剤などを含む包装材料の選択は特に重要であり、各材料の熱抵抗は低い、すなわち熱伝導性は良好であることが要求される。 第二に、構造設計は合理的であるべきであり、材料間の熱伝導率は絶えず整合されるべきであり、そして材料間の熱接続は良好であるべきであり、熱伝導チャンネルにおける熱放散ボトルネックを避けそして内部からの熱放散を確実にする外層 同時に、事前に設計された熱放散チャンネルに従って熱が時間内に放散されることを確実にすることが必要である。
充填接着剤の選択
屈折則によれば、光が光学的高密度媒体から光拡散媒体に入射するとき、入射角がある値、すなわち臨界角以上に達すると、全放射が生じる。 ＧａＮ青色チップの場合、ＧａＮ材料の屈折率は２．３であり、結晶の内部から空気に光が放射されると、臨界角θ０ ＝ ｓｉｎ −１（ｎ ２ ／ ｎ １）は、以下の式によって決まる。屈折の法則
ここで、ｎ ２は１、すなわち空気の屈折率に等しく、ｎ １はＧａＮの屈折率であり、これから臨界角θ０は約２５．８度と計算される。 この場合、出射可能な光は入射角≦２５．８度の立体角内の光のみとなる。 現在のＧａＮチップの外部量子効率は約３０％〜４０％であり、したがってチップ結晶の内部吸収によるものであると報告されている。 結晶の外部に放出されることができる光の割合は少ない。 ＧａＮチップの外部量子効率は現在約３０％〜４０％であると報告されている。 同様に、チップによって放出された光は封入材料を通って空間に伝達され、光抽出効率に対する材料の影響も考慮される。
したがって、ＬＥＤ製品パッケージの光抽出効率を向上させるためには、製品の臨界角を増加させるために、ｎ ２の値を増加させること、すなわち包装材料の屈折率を増加させることが必要である。それによって製品のパッケージ発光効率が改善される。 同時に、封入材料は光をあまり吸収しない。 放出される光の割合を増加させるために、パッケージの形状は、光が封入材料から空気に向けられたときに全反射が起こらないようにほぼ垂直に入射するようにアーチ形または半球形であることが好ましい。は生産された。
反射処理
反射治療には2つの主な側面があります。 1つはチップ内部の反射処理、もう1つは封止材料による光の反射です。 内側および外側の反射処理は、チップの内側から放射される光の割合を改善し、チップの内部吸収を減少させる。 パワーLED製品の発光効率を向上させます。 パッケージングの観点から、パワーLEDは通常、金属製のブラケットまたは反射性のキャビティを持つ基板にパワーチップをマウントします。 ブラケット型反射キャビティは一般に反射を改善するために電気メッキを使用し、一方基板タイプ反射キャビティは一般に研磨される。 この態様では、めっき処理も条件付きで行われるが、上記２つの処理方法は金型の精度や工程の影響を受け、処理後の反射キャビティにはある程度の反射効果があるが理想的ではない。 。 現在、基板型反射キャビティは中国製です。 研磨精度の不足や金属めっき層の酸化のため、反射効果が悪く、反射領域に入射した後に多くの光が吸収され、意図した通りに発光面に反射することができない。これにより、最終結果が得られます。 包装後の光取り出し効率は低い。
さまざまな研究や実験を通して、私たちは独立した知的財産権を持つ有機材料コーティングを使用した反射処理プロセスを開発しました。 このプロセスを通じて、キャリアキャビティ内に反射された光はほとんど吸収されず、それらのほとんどを使用することができる。 それに当たった光は、出光面に反射します。 このようにして処理された製品の光抽出効率は、処理前のそれと比較して３０％から５０％増加することができる。 私達の現在の1W白色光パワーLEDは40-50lm / Wの発光効率（遠隔PMS-50スペクトル分析テスターでのテスト結果）を持ち、そして良いパッケージング結果を達成しました。
蛍光体の選択とコーティング
白色パワーLEDの場合、発光効率の向上は蛍光体とプロセスの選択にも関係しています。 青色チップを刺激するための燐光体の効率を改善するために、第一に、励起波長、粒子サイズ、励起効率などを含む燐光体の選択が適切であるべきであり、そして種々の点を考慮して総合評価が必要である。プロパティ 第二に、蛍光体のコーティングは均一であるべきであり、好ましくは、発光チップの各発光面の接着剤層の厚さは均一であるべきであり、それにより、局所的な光が不均一な厚さのために放出され得ない。スポットの質を向上させることができます。
第二に、結論
優れた熱設計は、パワーLED製品の発光効率の向上に大きな影響を与えます。また、製品の寿命と信頼性を確保するための前提条件でもあります。 よく設計された光出口チャネルは、ここでは、パワーＬＥＤの光抽出効率を効果的に改善することができる構造設計、反射キャビティ、充填接着剤などの材料選択およびプロセス処理を指す。 パワータイプの白色LEDの場合、蛍光体の選択とプロセス設計は、スポットの改善と発光効率の改善に不可欠です。