LED หรือที่เรียกว่าแหล่งกำเนิดแสงรุ่นที่สี่หรือแหล่งกำเนิดแสงสีเขียว มีลักษณะของการประหยัดพลังงาน การปกป้องสิ่งแวดล้อม อายุการใช้งานยาวนาน และมีขนาดเล็ก มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ เช่น การบ่งชี้ การแสดง การตกแต่ง แบ็คไลท์ แสงทั่วไป และฉากกลางคืนในเมือง ตามฟังก์ชันการใช้งานที่แตกต่างกัน สามารถแบ่งได้เป็น 5 ประเภท ได้แก่ การแสดงข้อมูล ไฟสัญญาณ อุปกรณ์ส่องสว่างในรถยนต์ ไฟแบ็คไลท์ของหน้าจอ LCD และไฟทั่วไป
ไฟ LED ทั่วไปมีข้อบกพร่อง เช่น ความสว่างไม่เพียงพอ ซึ่งทำให้ได้รับความนิยมไม่เพียงพอ ไฟ LED ประเภทกำลังไฟมีข้อดี เช่น ความสว่างสูงและอายุการใช้งานยาวนาน แต่มีปัญหาทางเทคนิค เช่น บรรจุภัณฑ์ ด้านล่างนี้เป็นการวิเคราะห์โดยย่อเกี่ยวกับปัจจัยที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการเก็บเกี่ยวแสงของบรรจุภัณฑ์ LED ประเภทพลังงาน

1. เทคโนโลยีการกระจายความร้อน
สำหรับไดโอดเปล่งแสงที่ประกอบด้วยทางแยก PN เมื่อกระแสไปข้างหน้าไหลผ่านทางแยก PN ทางแยก PN จะสูญเสียความร้อน ความร้อนนี้ถูกแผ่ออกไปในอากาศผ่านกาว วัสดุห่อหุ้ม แผงระบายความร้อน ฯลฯ ในระหว่างกระบวนการนี้ แต่ละส่วนของวัสดุจะมีความต้านทานความร้อนที่ป้องกันการไหลของความร้อน หรือที่เรียกว่าความต้านทานความร้อน ความต้านทานความร้อนเป็นค่าคงที่ที่กำหนดโดยขนาด โครงสร้าง และวัสดุของอุปกรณ์
สมมติว่าความต้านทานความร้อนของไดโอดเปล่งแสงคือ Rth (℃/W) และกำลังการกระจายความร้อนคือ PD (W) อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของจุดเชื่อมต่อ PN ที่เกิดจากการสูญเสียความร้อนของกระแสไฟฟ้าคือ:
T (℃)=Rth&TImes; พีดี
อุณหภูมิจุดเชื่อมต่อ PN คือ:
TJ=TA+Rth&TImes; พีดี
ในจำนวนนั้น TA คืออุณหภูมิโดยรอบ เนื่องจากอุณหภูมิจุดเชื่อมต่อที่เพิ่มขึ้น ความน่าจะเป็นของการรวมตัวกันของการเรืองแสงของจุดเชื่อมต่อ PN จะลดลง ส่งผลให้ความสว่างของไดโอดเปล่งแสงลดลง ในขณะเดียวกัน เนื่องจากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นซึ่งเกิดจากการสูญเสียความร้อน ความสว่างของไดโอดเปล่งแสงจะไม่เพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของกระแสอีกต่อไป ซึ่งบ่งบอกถึงปรากฏการณ์ความอิ่มตัวของความร้อน นอกจากนี้ เมื่ออุณหภูมิจุดเชื่อมต่อเพิ่มขึ้น ความยาวคลื่นสูงสุดของแสงที่ปล่อยออกมาจะเปลี่ยนไปสู่ความยาวคลื่นที่ยาวขึ้นเช่นกัน ประมาณ 0.2-0.3 นาโนเมตร/℃ สำหรับไฟ LED สีขาวที่ได้จากการผสมผงฟลูออเรสเซนต์ YAG ที่เคลือบด้วยชิปแสงสีน้ำเงิน การดริฟท์ของความยาวคลื่นแสงสีน้ำเงินจะทำให้ความยาวคลื่นกระตุ้นของผงฟลูออเรสเซนต์ไม่ตรงกัน ซึ่งจะช่วยลดประสิทธิภาพการส่องสว่างโดยรวมของไฟ LED สีขาว และทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของสีแสงสีขาว อุณหภูมิ.
สำหรับไดโอดเปล่งแสงกำลังไฟ โดยทั่วไปกระแสไฟขับจะอยู่ที่หลายร้อยมิลลิแอมป์หรือมากกว่า และความหนาแน่นกระแสของทางแยก PN นั้นสูงมาก ดังนั้นอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของทางแยก PN จึงมีความสำคัญมาก สำหรับบรรจุภัณฑ์และการใช้งาน วิธีลดความต้านทานความร้อนของผลิตภัณฑ์เพื่อให้ความร้อนที่เกิดจากจุดเชื่อมต่อ PN สามารถกระจายออกไปโดยเร็วที่สุด ไม่เพียงแต่สามารถปรับปรุงกระแสอิ่มตัวและประสิทธิภาพการส่องสว่างของผลิตภัณฑ์เท่านั้น แต่ยังช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือและ อายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ เพื่อลดความต้านทานความร้อนของผลิตภัณฑ์ การเลือกวัสดุบรรจุภัณฑ์มีความสำคัญอย่างยิ่ง รวมถึงแผ่นระบายความร้อน กาว ฯลฯ ความต้านทานความร้อนของวัสดุแต่ละชนิดควรต่ำ ซึ่งต้องมีการนำความร้อนที่ดี ประการที่สอง การออกแบบโครงสร้างควรมีความสมเหตุสมผล โดยมีการจับคู่การนำความร้อนระหว่างวัสดุและการเชื่อมต่อความร้อนที่ดีระหว่างวัสดุอย่างต่อเนื่อง เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาคอขวดในการกระจายความร้อนในช่องระบายความร้อน และให้แน่ใจว่ามีการกระจายความร้อนจากชั้นในไปยังชั้นนอก ในเวลาเดียวกันจำเป็นต้องให้แน่ใจว่าจากกระบวนการความร้อนจะกระจายไปในเวลาที่เหมาะสมตามช่องกระจายความร้อนที่ออกแบบไว้ล่วงหน้า

2. การเลือกใช้กาวเติม
ตามกฎแห่งการหักเหของแสง เมื่อแสงตกกระทบจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นไปจนถึงตัวกลางที่กระจัดกระจาย การเปล่งแสงแบบเต็มจะเกิดขึ้นเมื่อมุมตกกระทบถึงค่าที่กำหนด ซึ่งก็คือ มากกว่าหรือเท่ากับมุมวิกฤต สำหรับชิปสีน้ำเงิน GaN ดัชนีการหักเหของวัสดุ GaN คือ 2.3 เมื่อแสงถูกปล่อยออกมาจากด้านในของคริสตัลไปสู่อากาศตามกฎการหักเหของแสง มุมวิกฤต θ 0=sin-1 (n2/n1)
ในหมู่พวกเขา n2 เท่ากับ 1 ซึ่งเป็นดัชนีการหักเหของอากาศและ n1 คือดัชนีการหักเหของ GaN ดังนั้น มุมวิกฤต θ 0 จึงคำนวณได้ประมาณ 25.8 องศา ในกรณีนี้ แสงเดียวที่สามารถปล่อยออกมาได้คือแสงภายในมุมทึบเชิงพื้นที่ที่ ≤ 25.8 องศา ตามรายงาน ประสิทธิภาพควอนตัมภายนอกของชิป GaN ปัจจุบันอยู่ที่ประมาณ 30% -40% ดังนั้นเนื่องจากการดูดกลืนภายในของชิปคริสตัล สัดส่วนของแสงที่สามารถปล่อยออกมาภายนอกคริสตัลจึงมีน้อยมาก ตามรายงาน ประสิทธิภาพควอนตัมภายนอกของชิป GaN ปัจจุบันอยู่ที่ประมาณ 30% -40% ในทำนองเดียวกัน แสงที่ปล่อยออกมาจากชิปจะต้องผ่านวัสดุบรรจุภัณฑ์และส่งผ่านไปยังอวกาศ และต้องพิจารณาถึงผลกระทบของวัสดุที่มีต่อประสิทธิภาพในการเก็บเกี่ยวแสงด้วย
ดังนั้น เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการเก็บเกี่ยวแสงของบรรจุภัณฑ์ผลิตภัณฑ์ LED จำเป็นต้องเพิ่มค่า n2 นั่นคือเพื่อเพิ่มดัชนีการหักเหของแสงของวัสดุบรรจุภัณฑ์ เพื่อเพิ่มมุมวิกฤตของผลิตภัณฑ์ และด้วยเหตุนี้ ปรับปรุงประสิทธิภาพการส่องสว่างของบรรจุภัณฑ์ของผลิตภัณฑ์ ในเวลาเดียวกัน วัสดุห่อหุ้มควรมีการดูดกลืนแสงน้อยกว่า เพื่อเพิ่มสัดส่วนของแสงที่ปล่อยออกมา บรรจุภัณฑ์ควรมีรูปร่างโค้งหรือครึ่งทรงกลม ด้วยวิธีนี้ เมื่อแสงถูกปล่อยออกมาจากวัสดุบรรจุภัณฑ์สู่อากาศ แสงนั้นจะเกือบจะตั้งฉากกับส่วนต่อประสานและไม่มีการสะท้อนทั้งหมดอีกต่อไป

3. การประมวลผลการสะท้อน
การสะท้อนแสงมีสองประเด็นหลัก: ด้านหนึ่งคือการสะท้อนภายในชิป และอีกด้านคือการสะท้อนของแสงด้วยวัสดุบรรจุภัณฑ์ ด้วยการสะท้อนแสงทั้งภายในและภายนอก สัดส่วนของแสงที่ปล่อยออกมาจากภายในชิปจะเพิ่มขึ้น การดูดซับภายในชิปจะลดลง และปรับปรุงประสิทธิภาพการส่องสว่างของผลิตภัณฑ์ Power LED ในแง่ของบรรจุภัณฑ์ ไฟ LED ประเภทพลังงานมักจะประกอบชิปประเภทพลังงานบนฉากยึดโลหะหรือพื้นผิวที่มีช่องสะท้อนแสง ช่องสะท้อนแสงแบบขายึดมักจะได้รับการชุบเพื่อปรับปรุงเอฟเฟกต์การสะท้อน ในขณะที่ช่องสะท้อนแสงประเภทพื้นผิวมักจะถูกขัดเงา และอาจผ่านการชุบด้วยไฟฟ้าหากเงื่อนไขเอื้ออำนวย อย่างไรก็ตาม ความแม่นยำและกระบวนการของแม่พิมพ์ได้รับผลกระทบจากวิธีการรักษาทั้งสองวิธีข้างต้น และช่องสะท้อนแสงที่ผ่านการประมวลผลก็มีผลการสะท้อนบางอย่าง แต่ก็ไม่เหมาะ ในปัจจุบัน ในการผลิตช่องสะท้อนแสงประเภทพื้นผิวในประเทศจีน เนื่องจากความแม่นยำในการขัดเงาไม่เพียงพอหรือการออกซิเดชันของการเคลือบโลหะ ผลการสะท้อนจึงไม่ดี ส่งผลให้แสงถูกดูดซับได้มากหลังจากเข้าถึงพื้นที่สะท้อนแสง ซึ่งไม่สามารถสะท้อนไปยังพื้นผิวที่เปล่งแสงได้ตามที่คาดไว้ ส่งผลให้ประสิทธิภาพในการเก็บเกี่ยวแสงน้อยหลังจากบรรจุภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

4. การคัดเลือกและการเคลือบผงฟลูออเรสเซนต์
สำหรับ LED กำลังสีขาว การปรับปรุงประสิทธิภาพการส่องสว่างยังเกี่ยวข้องกับการเลือกผงฟลูออเรสเซนต์และการบำบัดกระบวนการด้วย เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของการกระตุ้นผงฟลูออเรสเซนต์ของชิปสีน้ำเงิน การเลือกผงฟลูออเรสเซนต์ควรมีความเหมาะสม รวมถึงความยาวคลื่นการกระตุ้น ขนาดอนุภาค ประสิทธิภาพการกระตุ้น ฯลฯ และควรทำการประเมินที่ครอบคลุมเพื่อพิจารณาปัจจัยด้านประสิทธิภาพต่างๆ ประการที่สอง การเคลือบผงฟลูออเรสเซนต์ควรมีความสม่ำเสมอ โดยควรมีชั้นกาวที่มีความหนาสม่ำเสมอบนพื้นผิวแต่ละพื้นผิวที่เปล่งแสงของชิป เพื่อหลีกเลี่ยงความหนาที่ไม่สม่ำเสมอซึ่งอาจทำให้ไม่สามารถเปล่งแสงในท้องถิ่นได้ และยังปรับปรุง คุณภาพของจุดไฟ

ภาพรวม:
การออกแบบการกระจายความร้อนที่ดีมีบทบาทสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพการส่องสว่างของผลิตภัณฑ์ LED กำลังไฟ และยังเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นในการรับประกันอายุการใช้งานและความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์อีกด้วย ช่องจ่ายไฟที่ออกแบบมาอย่างดี โดยมุ่งเน้นไปที่การออกแบบโครงสร้าง การเลือกใช้วัสดุ และกระบวนการรักษาช่องสะท้อนแสง กาวเติม ฯลฯ สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการรวบรวมแสงของ LED ประเภทพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ สำหรับ LED สีขาวประเภทกำลังไฟ การเลือกผงฟลูออเรสเซนต์และการออกแบบกระบวนการก็มีความสำคัญเช่นกันในการปรับปรุงขนาดสปอตและประสิทธิภาพการส่องสว่าง