נוריות נוריות קונבנציונאליות הן בדרך כלל סוגריים, עטופים שרף אפוקסי, בעלי הספק נמוך, והשטף הזוהר הכללי אינו גדול, והבהירות הגבוהה יכולה לשמש רק כתאורה מיוחדת. עם התפתחות טכנולוגיית שבבי LED וטכנולוגיית אריזה, בתגובה לביקוש למוצרי LED עם שטף אור גבוה בתחום התאורה, נוריות חשמל נכנסות בהדרגה לשוק. בדרך כלל לד מסוג החשמל יש שבב פולט אור המונח על גוף הקירור של גוף הקירור, ועדשה אופטית מורכבת עליו בכדי להשיג חלוקה מרחבית אופטית מסוימת, והעדשה מתמלאת בסיליקון גמיש בלחץ נמוך.
נוריות LED צריכות להיכנס לתחום התאורה כדי להשיג תאורה יומית בבית. עדיין ישנן בעיות רבות שיש לפתור, כאשר החשובה שבהן היא יעילות זוהרת. נכון לעכשיו, יעילות הלומן הגבוהה ביותר שדווחה על ידי נוריות LED בשוק היא כ 50 ליטר / וולט, שהיא רחוקה מהדרישות של תאורה יומית ביתית. על מנת לשפר את היעילות הזוהרת של כוח LED, מצד אחד, יש לשפר את היעילות של השבב הפולט אור; מצד שני, יש לשפר עוד יותר את טכנולוגיית האריזה של נורות לד כוח, החל מתכנון מבני, טכנולוגיית חומר וטכנולוגיית תהליכים, ושיפור המוצר. יעילות מיצוי אור חבילה.
רכיבי חבילה המשפיעים על יעילות מיצוי האור
טכנולוגיית פיזור חום
עבור דיודה פולטת אור המורכבת מצומת PN, כאשר זרם קדימה זורם מצומת PN, יש לצומת PN אובדן חום, המוקרן לאוויר באמצעות דבק מלבני, חומר שתיל, כיור חום וכו '. ., בתהליך. לחומרים מסוימים יש עכבה תרמית החוסמת את זרימת החום, כלומר התנגדות תרמית, שהיא ערך קבוע הנקבע על ידי הגודל, המבנה והחומר של המכשיר. תן להתנגדות התרמית של הלד להיות Rth (° C / W) ועוצמת פיזור החום תהיה PD (W). בשלב זה עליית הטמפרטורה של צומת PN בגלל אובדן החום של הזרם היא:
T (° C) = Rth × PD.
טמפרטורת צומת PN היא:
TJ = TA + Rth × PD
איפה שת"א היא הטמפרטורה הסביבתית. עם עליית טמפרטורת הצומת, ההסתברות לשחזור הארה בצומת PN פוחתת, והבהירות של נורית ה- LED פוחתת. במקביל, עקב העלייה בעליית הטמפרטורה כתוצאה מאובדן חום, בהירות הנורית לא תמשיך להתגבר באופן יחסי עם הזרם, מה שמצביע על רוויה תרמית. בנוסף, עם עליית טמפרטורת הצומת, אורך הגל השיא של הזוהר ייסחף גם לכיוון אורך הגל הארוך, בערך 0.2-0.3 ננומטר / צלזיוס, אשר מיועד ללד הלבן המתקבל על ידי ערבוב הזרחן YAG המצופה בשבב הכחול. הסחף גורם לאי-התאמה עם אורך גל ההתרגשות של הזרחן, ובכך מפחית את היעילות המאירה הכוללת של ה- LED הלבן וגורם לשינוי בטמפרטורת הצבע הלבן.
עבור נוריות חשמל, זרם הכונן הוא בדרך כלל כמה מאות מילימפרפר ומעלה, וצפיפות הזרם של צומת PN גדולה מאוד, ולכן עליית הטמפרטורה של צומת PN מאוד ברורה. לגבי אריזות ויישומים, כיצד להפחית את ההתנגדות התרמית של המוצר, כך שניתן יהיה להתפזר בחום הנוצר על ידי צומת PN בהקדם האפשרי, לא רק שיכול לשפר את זרם הרוויה של המוצר, לשפר את היעילות הזוהרת של המוצר , אך גם לשפר את האמינות ואת חיי המוצר. . על מנת להפחית את העמידות התרמית של המוצר, הבחירה בחומרי האריזה חשובה במיוחד, כולל כיורי חום, דבקים וכו ', ההתנגדות התרמית של כל חומר נמוכה, כלומר המוליכות התרמית נדרשת להיות טובה. שנית, העיצוב המבני צריך להיות סביר, יש להתאים את המוליכות התרמית בין החומרים באופן רציף, והחיבור התרמי בין החומרים טוב, הימנעות מצוואר בקבוק פיזור החום בתעלת הולכת החום והבטחת החום מתפזר מהפנימי אל השכבה החיצונית. יחד עם זאת, יש לוודא שהחום מתפזר בזמן בהתאם לערוץ פיזור החום שתוכנן מראש.
2. מילוי בחירת דבק
על פי חוק השבירה, כאשר האור מתרחש מהמדיום הצפוף האופטי למדיום המתפזר האור, כאשר זווית האירוע מגיעה לערך מסוים, כלומר גדול או שווה לזווית הקריטית, מתרחשת פליטה מלאה. במקרה של שבב כחול של GaN, אינדקס השבירה של חומר ה- GaN הוא 2.3. כאשר נפלטים אור מבפנים של הגביש לאוויר, הזווית הקריטית θ0 = sin-1 (n2 / n1) על פי חוק השבירה.
כאשר n2 שווה ל 1, כלומר מדד השבירה של האוויר, ו- n1 הוא אינדקס השבירה של GaN, ממנו מחושב הזווית הקריטית θ0 לכ 25.8 מעלות. במקרה זה, האור שניתן לפלט הוא רק האור שנמצא בזווית המוצקה של זווית האירוע ≤ 25.8 מעלות. דווח כי היעילות הקוונטית החיצונית של שבב ה- GaN הנוכחי היא כ -30% -40%, ולכן, עקב ספיגתו הפנימית של גביש השבב. שיעור האור הניתן לפליטה מחוץ לגביש הוא קטן. דווח כי יעילות הקוונטים החיצונית של שבבי GaN היא כיום סביב 30% -40%. באופן דומה, האור שנפלט על ידי השבב מועבר דרך החומר המעטף לחלל, ונחשבת גם השפעת החומר על יעילות מיצוי האור.
לכן, בכדי לשפר את יעילות מיצוי האור של חבילת מוצרי ה- LED, יש צורך להגדיל את ערך ה- n2, כלומר להגדיל את מדד השבירה של חומר האריזה, בכדי להגדיל את הזווית הקריטית של המוצר, ובכך לשפר את היעילות הזוהרת של המוצר. במקביל, חומר ההקפאה סופג פחות אור. על מנת להגדיל את חלקו של האור הנפלט, צורת האריזה רצויה מקושתת או חצי כדורית, כך שכאשר האור מופנה מהחומר המעטף לאוויר, הוא כמעט אירוע ממשק על גבי הממשק, כך שלא משתקף כל השתקפות מוחלטת מיוצר.
3. עיבוד השתקפות
ישנם שני היבטים עיקריים של טיפול בהשתקפות. האחד הוא טיפול ההשתקפות בתוך השבב, והשני הוא השתקפות האור על ידי חומר האינקפסולציה. הטיפול בהשתקפות בפנים ובחוץ משפר את יחס האור הנפלט בחלקו הפנימי של השבב ומפחית את הספיגה הפנימית של השבב. שפר את היעילות הזוהרת של מוצרי LED חשמליים. מנקודת המבט של האריזה, נוריות LED מורכבות בדרך כלל על שבבי חשמל על סוגריים או מצעים מתכתיים עם חללים רעיוניים. חללים רפלקטיביים מסוג סוגר משתמשים בדרך כלל בה אלקטרוליטי כדי לשפר את ההשתקפות, ואילו חללים רעיוניים מסוג מצע הם מלוטשים בדרך כלל. במצב, הטיפול בציפוי מתבצע גם בתנאים, אך שתי דרכי הטיפול לעיל מושפעות מדייקנות העובש ומהתהליך, ולחלל הרפלקטיבי לאחר הטיפול יש השפעה מסוימת לשיקוף, אך הוא אינו אידיאלי. . נכון לעכשיו, חלל ההשתקפות מסוג המצע מיוצר בסין. בשל די דיוק ליטוש או חמצון של שכבת ציפוי המתכת, אפקט ההשתקפות הוא גרוע, מה שגורם להיספג אור רב לאחר התרחשותו על אזור ההשתקפות, ואינו יכול להשתקף למשטח פולט האור בהתאם למיועד. היעד, ובכך לגרום לתוצאה הסופית. יעילות מיצוי האור לאחר האריזה נמוכה.
באמצעות מחקרים וניסויים שונים, פיתחנו תהליך טיפול בהשתקפות תוך שימוש בציפויים של חומר אורגני עם זכויות קניין רוחני עצמאיות. בתהליך זה האור המוחזר בחלל המנשא נספג מעט מאוד וניתן להשתמש ברובם. האור הפוגע בו משתקף אל פני השטח היוצאים לאור. ניתן להגדיל את יעילות המיצוי הקלה של המוצר שטופל כך ב- 30% עד 50% בהשוואה לזו שלפני הטיפול. נוריות LED של כוח לבן 1W הנוכחיות שלנו יעילות זוהר של 40-50lm / W (תוצאות הבדיקה במבחן ניתוח ספקטרלי PMS-50 מרוחק) והשיגו תוצאות אריזה טובות.
4. בחירת זרחן וציפוי
עבור נוריות LED לבנות, העלייה ביעילות הזוהרת קשורה גם לבחירת הזרחן והתהליך. על מנת לשפר את היעילות של הזרחן לעורר את השבב הכחול, ראשית, הבחירה בזרחן צריכה להיות מתאימה, כולל אורך גל העירור, גודל החלקיקים, יעילות העירור וכו ', ונדרשת הערכה מקיפה תוך התחשבות חשבון נכסים שונים. שנית, ציפוי הפוספור צריך להיות אחיד, ועדיף שעובי שכבת הדבק של כל משטח פולט האור של השבב הפולט אור הוא אחיד, כדי להימנע מאי יכולת להיפלט מאור מקומי בגלל עובי לא אחיד, ניתן לשפר את איכות המקום.
לעיצוב תרמי טוב יש השפעה משמעותית על שיפור היעילות הזוהרת של מוצרי LED חשמליים, והוא גם תנאי הכרחי להבטיח חיי מוצר ואמינות. תעלת יציאת האור המעוצבת היטב מתמקדת בתכנון המבני, בחירת החומרים ועיבוד התהליכים של חלל ההשתקפות, דבק המילוי וכו ', ויכולה לשפר ביעילות את יעילות מיצוי האור של נורית החשמל. עבור נוריות LED לבנות מסוג הכוח, הבחירה בזרחן ועיצוב התהליכים הם גם קריטיים לשיפור המקום ולשיפור היעילות הזוהרת.