એલઇડી લાઇટ એમિટિંગ ડાયોડ્સનું પ્રકાશ કાર્યક્ષમતા વિશ્લેષણ

પરંપરાગતએલ.ઈ. ડીલેમ્પ બીડ્સ સામાન્ય રીતે કૌંસ પ્રકારના હોય છે, જે ઇપોક્સી રેઝિન દ્વારા સમાવિષ્ટ હોય છે, જેમાં ઓછી શક્તિ હોય છે, એકંદરે ઓછી તેજસ્વી પ્રવાહ હોય છે અને ઉચ્ચ તેજનો ઉપયોગ માત્ર અમુક વિશિષ્ટ લાઇટિંગ તરીકે જ થઈ શકે છે.LED ચિપ ટેક્નોલોજી અને પેકેજિંગ ટેક્નોલોજીના વિકાસ સાથે, લાઇટિંગ ફિલ્ડમાં ઉચ્ચ લ્યુમિનસ ફ્લક્સ LED લેમ્પ બીડ પ્રોડક્ટ્સની માંગને અનુરૂપ, પાવર LED ધીમે ધીમે બજારમાં પ્રવેશ્યા છે.આ પ્રકારની શક્તિએલ.ઈ. ડીપ્રકાશ ઉત્સર્જક ડાયોડ સામાન્ય રીતે હીટ સિંક પર પ્રકાશ ઉત્સર્જન કરતી ચિપ મૂકે છે, અને ચોક્કસ ઓપ્ટિકલ અવકાશી વિતરણ પ્રાપ્ત કરવા માટે ઓપ્ટિકલ લેન્સથી સજ્જ છે.લેન્સ લો-સ્ટ્રેસ ફ્લેક્સિબલ સિલિકા જેલથી ભરેલો છે.

પાવર LED માટે લાઇટિંગના ક્ષેત્રમાં સાચા અર્થમાં પ્રવેશવા અને રોજિંદા ઘરની લાઇટિંગની અનુભૂતિ કરવા માટે, હજી પણ ઘણી સમસ્યાઓ હલ કરવાની બાકી છે, જેમાંથી સૌથી મહત્વપૂર્ણ છે તેજસ્વી કાર્યક્ષમતા.હાલમાં, પાવરએલ.ઈ. ડીબજારમાં પ્રકાશ-ઉત્સર્જન કરતા ડાયોડ્સ અને સૌથી વધુ લ્યુમેન કાર્યક્ષમતા 50lm/W ની આસપાસ છે, જે દૈનિક ઘરગથ્થુ લાઇટિંગની જરૂરિયાતોને પહોંચી વળવાથી દૂર છે.પાવર LEDs ની તેજસ્વી કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરવા માટે, એક તરફ, તેની પ્રકાશ ઉત્સર્જન કરતી ચિપ્સની કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરવાની જરૂર છે;બીજી બાજુ, પાવર એલઇડીની પેકેજીંગ ટેક્નોલોજીને પણ વધુ સુધારવાની જરૂર છે, જે સ્ટ્રક્ચરલ ડિઝાઇન, મટિરિયલ ટેક્નોલોજી અને પ્રોસેસ ટેક્નોલોજી વગેરેથી શરૂ થાય છે. પેકેજ લાઇટ એક્સ્ટ્રાક્શન કાર્યક્ષમતા.

1. પેકેજિંગ તત્વો કે જે પ્રકાશ નિષ્કર્ષણની કાર્યક્ષમતાને અસર કરે છે

(1) હીટ ડિસીપેશન ટેકનોલોજી

PN જંકશનથી બનેલા પ્રકાશ ઉત્સર્જક ડાયોડ માટે, જ્યારે PN જંકશનમાંથી આગળનો પ્રવાહ વહે છે, ત્યારે PN જંકશનમાં ગરમીનું નુકસાન થાય છે, અને ગરમી એડહેસિવ, પોટિંગ સામગ્રી, હીટ સિંક વગેરે દ્વારા હવામાં પ્રસારિત થાય છે. કેટલાક સામગ્રીમાં થર્મલ પ્રતિકાર હોય છે જે ગરમીના પ્રવાહને અટકાવે છે, એટલે કે, થર્મલ પ્રતિકાર.થર્મલ પ્રતિકાર એ ઉપકરણના કદ, માળખું અને સામગ્રી દ્વારા નિર્ધારિત નિશ્ચિત મૂલ્ય છે.એમ ધારી રહ્યા છીએ કે પ્રકાશ ઉત્સર્જન કરતા ડાયોડનો થર્મલ પ્રતિકાર Rth(℃/W) છે, અને ઉષ્મા વિસર્જન શક્તિ PD(W) છે, વિદ્યુતપ્રવાહના ગરમીના નુકસાનને કારણે PN જંકશનના તાપમાનમાં વધારો છે: T(℃ )=Rth×PD.PN જંકશનનું જંકશન તાપમાન છે: TJ=TA+ Rth×PD

જ્યાં TA એ આસપાસનું તાપમાન છે.જંકશન તાપમાનમાં વધારો થવાથી PN જંકશનના પ્રકાશ-ઉત્સર્જન પુનઃસંયોજનની સંભાવના ઘટશે, તેથી પ્રકાશ-ઉત્સર્જન કરતા ડાયોડની તેજસ્વીતા ઘટશે.તે જ સમયે, ગરમીના નુકસાનને કારણે તાપમાનમાં વધારો થવાને કારણે, LED ની તેજ વર્તમાન સાથે પ્રમાણસર વધવાનું ચાલુ રાખશે નહીં, એટલે કે, થર્મલ સંતૃપ્તિની ઘટના દર્શાવે છે.વધુમાં, જંકશન તાપમાનના વધારા સાથે, પ્રકાશ ઉત્સર્જનની ટોચની તરંગલંબાઇ પણ લાંબા તરંગની દિશામાં, લગભગ 0.2-0.3nm/℃, જે લગભગ 0.2-0.3nm/℃ છે, તરફ વળી જશે.ડ્રિફ્ટ ફોસ્ફરની ઉત્તેજના તરંગલંબાઇ સાથે અસંગતતાનું કારણ બનશે, ત્યાં સફેદ એલઇડીની એકંદર તેજસ્વી કાર્યક્ષમતામાં ઘટાડો કરશે અને સફેદ પ્રકાશના રંગ તાપમાનમાં ફેરફાર તરફ દોરી જશે.

પાવર લાઇટ-એમિટિંગ ડાયોડ્સ માટે, ડ્રાઇવિંગ કરંટ સામાન્ય રીતે થોડાક સો mA કરતાં વધુ હોય છે, અને PN જંકશનની વર્તમાન ઘનતા ખૂબ મોટી છે, તેથી PN જંકશનના તાપમાનમાં વધારો ખૂબ જ સ્પષ્ટ છે.પેકેજિંગ અને એપ્લીકેશન્સ માટે, ઉત્પાદનના થર્મલ પ્રતિકારને કેવી રીતે ઘટાડવો જેથી કરીને PN જંકશન દ્વારા ઉત્પન્ન થતી ગરમીને શક્ય તેટલી વહેલી તકે વિખેરી શકાય તે માત્ર ઉત્પાદનના સંતૃપ્તિ પ્રવાહને વધારી શકતું નથી, ઉત્પાદનની તેજસ્વી કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરી શકે છે, પરંતુ ઉત્પાદનની વિશ્વસનીયતા અને જીવન પણ સુધારે છે..ઉત્પાદનના થર્મલ પ્રતિકારને ઘટાડવા માટે, સૌ પ્રથમ, પેકેજિંગ સામગ્રીની પસંદગી ખાસ કરીને મહત્વપૂર્ણ છે, જેમાં હીટ સિંક, એડહેસિવ્સ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. દરેક સામગ્રીનો થર્મલ પ્રતિકાર ઓછો હોવો જોઈએ, એટલે કે સારી થર્મલ વાહકતા જરૂરી છે. .બીજું, માળખાકીય ડિઝાઇન વાજબી હોવી જોઈએ, દરેક સામગ્રીની થર્મલ વાહકતા સતત મેળ ખાતી હોવી જોઈએ, અને સામગ્રી વચ્ચેનું થર્મલ જોડાણ સારું હોવું જોઈએ, જેથી ગરમી વહન ચેનલમાં ગરમીના વિસર્જનની અડચણને ટાળી શકાય, અને ખાતરી કરો કે ગરમી અંદરથી બહારના સ્તરમાં વિખેરાઈ જાય છે.તે જ સમયે, તે સુનિશ્ચિત કરવું જરૂરી છે કે ગરમીનું વિસર્જન પૂર્વ-ડિઝાઇન કરેલ ગરમીના વિસર્જન ચેનલો અનુસાર સમયસર રીતે થાય છે.

(2) ફિલરની પસંદગી

રીફ્રેક્શનના નિયમ મુજબ, જ્યારે પ્રકાશ એ ઓપ્ટીકલી ગીચ માધ્યમથી ઓપ્ટીકલી સ્પાર્સર માધ્યમ સુધીની ઘટના હોય છે, જ્યારે ઘટના કોણ ચોક્કસ મૂલ્ય સુધી પહોંચે છે, એટલે કે, નિર્ણાયક ખૂણા કરતા વધારે અથવા બરાબર, ત્યારે સંપૂર્ણ ઉત્સર્જન થશે.GaN બ્લુ ચિપ માટે, GaN સામગ્રીનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ 2.3 છે.જ્યારે પ્રકાશ સ્ફટિકની અંદરથી હવામાં ઉત્સર્જિત થાય છે, ત્યારે રીફ્રેક્શનના નિયમ મુજબ, નિર્ણાયક કોણ θ0=sin-1(n2/n1).

તેમાંથી, n2 એ 1 ની બરાબર છે, એટલે કે, હવાનું પ્રત્યાવર્તન અનુક્રમણિકા, અને n1 એ GaN નું પ્રત્યાવર્તન સૂચકાંક છે, અને નિર્ણાયક કોણ θ0 લગભગ 25.8 ડિગ્રી ગણાય છે.આ કિસ્સામાં, એકમાત્ર પ્રકાશ જે ઉત્સર્જિત થઈ શકે છે તે ઘટના કોણ ≤ 25.8 ડિગ્રીના ઘન કોણની અંદરનો પ્રકાશ છે.એવું નોંધવામાં આવે છે કે વર્તમાન GaN ચિપની બાહ્ય ક્વોન્ટમ કાર્યક્ષમતા લગભગ 30% -40% છે.તેથી, ચિપ ક્રિસ્ટલના આંતરિક શોષણને લીધે, સ્ફટિકની બહાર ઉત્સર્જિત થઈ શકે તેવા પ્રકાશનું પ્રમાણ ખૂબ નાનું છે.અહેવાલો અનુસાર, GaN ચિપ્સની વર્તમાન બાહ્ય ક્વોન્ટમ કાર્યક્ષમતા લગભગ 30%-40% છે.એ જ રીતે, ચિપ દ્વારા ઉત્સર્જિત પ્રકાશ પેકેજિંગ સામગ્રી દ્વારા અવકાશમાં પ્રસારિત થવો જોઈએ, અને પ્રકાશ નિષ્કર્ષણ કાર્યક્ષમતા પર સામગ્રીના પ્રભાવને પણ ધ્યાનમાં લેવો જોઈએ.

તેથી, એલઇડી ઉત્પાદન પેકેજીંગની પ્રકાશ નિષ્કર્ષણ કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરવા માટે, n2 નું મૂલ્ય વધારવું આવશ્યક છે, એટલે કે, ઉત્પાદનના નિર્ણાયક કોણને વધારવા માટે પેકેજિંગ સામગ્રીના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સને વધારવો આવશ્યક છે, જેથી પેકેજિંગ તેજસ્વી બને છે. ઉત્પાદનની કાર્યક્ષમતા.તે જ સમયે, એન્કેપ્સ્યુલેશન સામગ્રી ઓછા પ્રકાશને શોષી લે છે.આઉટગોઇંગ લાઇટના પ્રમાણને વધારવા માટે, પેકેજનો આકાર પ્રાધાન્ય રીતે ગુંબજ અથવા ગોળાર્ધનો હોય છે, જેથી જ્યારે પ્રકાશ પેકેજિંગ સામગ્રીમાંથી હવામાં ઉત્સર્જિત થાય છે, ત્યારે તે ઇન્ટરફેસ પર લગભગ લંબરૂપ હોય છે, જેથી કુલ પ્રતિબિંબ લાંબા સમય સુધી પેદા નથી.

(3) પ્રતિબિંબ પ્રક્રિયા

રિફ્લેક્શન ટ્રીટમેન્ટના બે મુખ્ય પાસાઓ છે, એક ચિપની અંદર રિફ્લેક્શન ટ્રીટમેન્ટ છે અને બીજું પેકેજિંગ મટિરિયલ દ્વારા પ્રકાશનું પ્રતિબિંબ છે.આંતરિક અને બાહ્ય પ્રતિબિંબ સારવાર દ્વારા, ચિપની અંદરથી ઉત્સર્જિત પ્રકાશ પ્રવાહનું પ્રમાણ વધે છે અને ચિપનું આંતરિક શોષણ ઓછું થાય છે.પાવર એલઇડી ફિનિશ્ડ ઉત્પાદનોની તેજસ્વી કાર્યક્ષમતામાં સુધારો.પેકેજીંગના સંદર્ભમાં, પાવર એલઈડી સામાન્ય રીતે ધાતુના કૌંસ પર અથવા પ્રતિબિંબીત પોલાણ સાથે સબસ્ટ્રેટ પર પાવર ચિપ્સ માઉન્ટ કરે છે.કૌંસ-પ્રકારની પ્રતિબિંબીત પોલાણ સામાન્ય રીતે પ્રતિબિંબ અસરને સુધારવા માટે ઇલેક્ટ્રોપ્લેટેડ હોય છે, જ્યારે સબસ્ટ્રેટ-પ્રકારની પ્રતિબિંબીત પોલાણ સામાન્ય રીતે પોલિશ્ડ હોય છે.જો કે, ઉપરોક્ત બે સારવાર પદ્ધતિઓ ઘાટ અને પ્રક્રિયાની ચોકસાઈથી પ્રભાવિત થાય છે, અને સારવાર પછી પ્રતિબિંબીત પોલાણ ચોક્કસ પ્રતિબિંબ અસર ધરાવે છે, પરંતુ તે આદર્શ નથી.હાલમાં, ચીનમાં બનેલી સબસ્ટ્રેટ-પ્રકારની પ્રતિબિંબીત પોલાણમાં મેટલ કોટિંગની અપૂરતી પોલિશિંગ ચોકસાઈ અથવા ઓક્સિડેશનને કારણે નબળી પ્રતિબિંબ અસર છે, જેના કારણે પ્રતિબિંબીત વિસ્તારને અથડાયા પછી ઘણો પ્રકાશ શોષાય છે અને પ્રકાશમાં પ્રતિબિંબિત થઈ શકતું નથી. અપેક્ષિત સપાટીનું ઉત્સર્જન કરે છે, પરિણામે અંતિમ પરિણામ આવે છે.એન્કેપ્સ્યુલેશન પછી પ્રકાશ નિષ્કર્ષણ કાર્યક્ષમતા ઓછી છે.

વિવિધ સંશોધનો અને પરીક્ષણો પછી, અમે સ્વતંત્ર બૌદ્ધિક સંપદા અધિકારો સાથે કાર્બનિક સામગ્રી કોટિંગનો ઉપયોગ કરીને પ્રતિબિંબ સારવાર પ્રક્રિયા વિકસાવી છે.તેને અથડાતો પ્રકાશ પ્રકાશ ઉત્સર્જન કરતી સપાટી પર પ્રતિબિંબિત થાય છે.સારવાર પહેલાની તુલનામાં સારવાર કરેલ ઉત્પાદનની પ્રકાશ નિષ્કર્ષણ કાર્યક્ષમતા 30% -50% વધારી શકાય છે.અમારી વર્તમાન 1W વ્હાઇટ લાઇટ પાવર LED ની તેજસ્વી કાર્યક્ષમતા 40-50lm/W સુધી પહોંચી શકે છે (રિમોટ PMS-50 સ્પેક્ટ્રલ વિશ્લેષણ પરીક્ષણ સાધન પર પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું છે), અને અમે સારી પેકેજિંગ અસર પ્રાપ્ત કરી છે.

(4) ફોસ્ફર પસંદગી અને કોટિંગ

સફેદ પાવર એલઇડી માટે, તેજસ્વી કાર્યક્ષમતામાં સુધારો ફોસ્ફોર્સની પસંદગી અને પ્રક્રિયા સાથે પણ સંબંધિત છે.બ્લુ ચિપને ઉત્તેજિત કરવા માટે ફોસ્ફરની કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરવા માટે, સૌ પ્રથમ, ફોસ્ફરની પસંદગી યોગ્ય હોવી જોઈએ, જેમાં ઉત્તેજના તરંગલંબાઈ, કણોનું કદ, ઉત્તેજના કાર્યક્ષમતા વગેરેનો સમાવેશ થાય છે, અને તેને ધ્યાનમાં લેતા, વ્યાપકપણે મૂલ્યાંકન કરવાની જરૂર છે. તમામ કામગીરીનો હિસાબ.બીજું, ફોસ્ફર પાવડરનું કોટિંગ એકસરખું હોવું જોઈએ, પ્રાધાન્યમાં પ્રકાશ-ઉત્સર્જન કરતી ચિપની દરેક પ્રકાશ-ઉત્સર્જન સપાટીની તુલનામાં એડહેસિવ સ્તરની જાડાઈ એકસમાન હોવી જોઈએ, જેથી અસમાન જાડાઈને કારણે આંશિક પ્રકાશ ઉત્સર્જિત ન થઈ શકે. , અને તે જ સમયે, તે પ્રકાશ સ્થળની ગુણવત્તામાં પણ સુધારો કરી શકે છે.