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影響GLD210-LED三防燈珠封裝取光效率的四大要素

發布日期:2022-06-09 作者: 點擊:

 通例GLD210-LED三防燈珠普通是支架式,接納環氧樹脂封裝,功率較小,整體發光光通量不大,亮度高的也只能作為少許分外照明應用。跟著GLD210-LED三防燈珠芯片技術和封裝技術的發展,適應照明平臺對高光通量LED產品的需要,功率型LED慢慢走入環境趨勢。這種功率型的LED普通是將發光芯片放在散熱熱沉上,上頭裝置光學透鏡以到達必然光學空間分布,透鏡里面添補低應力柔性硅膠。

功率型LED要真正進入照明平臺,實現家庭日常照明,其要辦理的疑問另有非常多,此中緊張的就是發光服從。當前環境趨勢上功率型LED報道的高流明服從在 50lm/W左右,還遠達不抵家庭日常照明的要求。為了進步功率型LED發光服從,一方面其發光芯片的服從有待進步;另一方面,功率型LED的封裝技術也需進一步進步,從布局設計、質料技術及工藝技術等多方面動手,進步產品的封裝取光服從。

影響取光服從的封裝要素

1. 散熱技術

對于由PN結組成的發光二極管,當正向電流從PN結流過期,PN結有發燒消耗,這些熱量經過粘結膠、灌封質料、熱沉等,輻射到空氣中,在這個過程中每一片面質料都有制止熱流的熱阻抗,也即是熱阻,熱阻是由器件的尺寸、布局及質料所決意的固定值。設發光二極管的熱阻為Rth(℃/W),熱耗散功率為 PD(W),此時因為電流的熱消耗而惹起的PN結溫度上漲為:

T(℃)=Rth×PD。

PN結結溫為:

此中TA為環境溫度。因為結溫的上漲會使PN結發光復合的幾率下降,發光二極管的亮度就會下降。同時,因為熱消耗惹起的溫升增高,發光二極管亮度將不再繼續跟著電流成比例進步,即顯示出熱飽和現象。另外,跟著結溫的上漲,發光的峰值波長也將向長波偏向漂移,約0.2-0.3nm/℃,這對于通過由藍光芯片涂覆YAG熒光粉混合獲得的白色LED來說,藍光波長的漂移,會惹起與熒光粉引發波長的失配,從而降低白光GLD210-LED三防燈珠的整體發光服從,并造成白光色溫的改變。

對于功率發光二極管來說,驅動電流普通都為幾百毫安以上,PN結的電流密度非常大,所以PN結的溫升非常明顯。對于封裝和應用來說,怎樣降低產品的熱阻,使PN結產生的熱量能盡快的散發出去,不但可進步產品的飽和電流,進步產品的發光服從,同時也進步了產品的靠得住性和壽命。為了降低產品的熱阻,先封裝質料的選定顯得尤為緊張,包含熱沉、粘結膠等,各質料的熱阻要低,即要求導熱性能良好。其次布局設計要合理,各質料間的導熱性能連續般配,質料之間的導熱持續良好,避免在導熱通道中產生散熱瓶頸,確保熱量從內到外層層散發。同時,要從工藝上確保,熱量根據事先設計的散熱通道實時的散發出去。

LED三防燈

2. 添補膠的選定

憑據折射定律,光線從光密介質入射到光疏介質時,當入射角到達必然值,即大于即是臨界角時,會產生全發射。以GaN藍色芯片來說,GaN質料的折射率是2.3,當光線從晶體里面射向空氣時,憑據折射定律,臨界角θ0=sin-1(n2/n1)

此中n2即是1,即空氣的折射率,n1是GaN的折射率,由此計較獲得臨界角θ0約為25.8度。在這種情況下,能射出的光惟有入射角≤25.8度這個空間立體角內的光,據報導,當前GaN芯片的外量子服從在30%-40%左右,所以,因為芯片晶體的里面吸收,能射出到晶體表面光線的比例非常少。據報導,當前GaN芯片的外量子服從在30%-40%左右。同樣,芯片發出的光要透過封裝質料,傳送到空間,也要考慮質料對取光服從的影響。

所以,為了進步LED產品封裝的取光服從,務必進步n2的值,即進步封裝質料的折射率,以進步產品的臨界角,從而進步產品的封裝發光服從。同時,封裝質料對光線的吸收要小。為了進步出射光的比例,封裝的外形是拱形或半球形,如許,光線從封裝質料射向空氣時,險些是垂直射到界面,于是不再產生全反射。 

3. 反射處分

反射處分主要有兩方面,一是芯片里面的反射處分,二是封裝質料對光的反射,通過內、外兩方面的反射處分,來進步從芯片里面射出的光通比例,削減芯片里面吸收,進步功率LED成品的發光服從。從封裝來說,功率型GLD210-LED三防燈珠通常是將功率型芯片裝置在帶反射腔的金屬支架或基板上,支架式的反射腔普通是采取電鍍方法進步反射結果,而基板式的反射腔普通是接納拋光方法,有條件的還會進行電鍍處分,但以上兩種處分方法受模具精度及工藝影響,處分后的反射腔有必然的反射結果,但并不睬想。當前國內制作基板式的反射腔,因為拋光精度不及或金屬鍍層的氧化,反射結果較差,如許造成非常多光線在射到反射區后被吸收,無法按預期的目標反射出光面,從而造成終封裝后的取光服從偏低。

我們經過多方面的研究和實驗,研制成一種具備自立常識產權的應用有機質料涂層的反射處分工藝,通過這種工藝處分,使得反射到載片腔內的光線吸收非常少,能將大片面射到其上頭的光線反射出光面。如許處分后的產品取光服從與處分以前相比可進步30%-50%。我們當前1W白光功率LED的光效可達 40-50lm/W(在遠方PMS-50光譜剖析測試儀器上測試后果),獲得了非常好的封裝結果。

4. 熒光粉選定與涂覆

對于白色功率型LED來說,發光服從的進步還與熒光粉的選定和工藝處分相關。為了進步熒光粉引發藍色芯片的服從,先熒光粉的選定要合適,包含引發波長、顆粒度大小、引發服從等,需全面考核,兩全各性格能。其次,熒光粉的涂覆要勻稱,是比較發光芯片各個發光面的膠層厚度勻稱,避免因厚度不均造成局部光線無法射出,同時也可改進光斑的質量。

良好的散熱設計對進步功率型LED產品發光服從有著顯著的好處,同時也是確保產品壽命和靠得住性的條件。而設計良好的出光通道,這里偏重指反射腔、添補膠等的布局設計、質料選定和工藝處分,可以有用進步功率型LED的取光服從。對功率型白光LED來說,熒光粉的選定和工藝設計,對光斑的改進和發光服從的進步也關緊張。


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