LED-ը, որը նաև հայտնի է որպես չորրորդ սերնդի լուսավորության աղբյուր կամ կանաչ լույսի աղբյուր, ունի էներգախնայողության, շրջակա միջավայրի պաշտպանության, երկարատև կյանքի և փոքր չափի բնութագրեր: Այն լայնորեն օգտագործվում է տարբեր ոլորտներում, ինչպիսիք են ցուցումները, ցուցադրումը, ձևավորումը, հետին լուսավորությունը, ընդհանուր լուսավորությունը և քաղաքային գիշերային տեսարանները: Ըստ օգտագործման տարբեր գործառույթների՝ այն կարելի է բաժանել հինգ կատեգորիայի՝ տեղեկատվության ցուցադրում, ազդանշանային լույսեր, ավտոմեքենայի լուսավորման սարքեր, LCD էկրանի հետին լույս և ընդհանուր լուսավորություն։
Սովորական LED լույսերը ունեն թերություններ, ինչպիսիք են անբավարար պայծառությունը, ինչը հանգեցնում է անբավարար ժողովրդականության: Էլեկտրաէներգիայի տիպի LED լույսերն ունեն առավելություններ, ինչպիսիք են բարձր պայծառությունը և երկար սպասարկման ժամկետը, սակայն ունեն տեխնիկական դժվարություններ, ինչպիսիք են փաթեթավորումը: Ստորև ներկայացված է այն գործոնների համառոտ վերլուծությունը, որոնք ազդում են էլեկտրաէներգիայի տիպի LED փաթեթավորման լույսի հավաքման արդյունավետության վրա:

1. Ջերմության ցրման տեխնոլոգիա
PN հանգույցներից կազմված լուսարձակող դիոդների համար, երբ առաջընթաց հոսանքը հոսում է PN հանգույցով, PN հանգույցը ջերմության կորուստ է ունենում: Այս ջերմությունը ճառագայթվում է օդի մեջ սոսինձի, պարկուճային նյութերի, ջերմատախտակների և այլնի միջոցով: Այս գործընթացի ընթացքում նյութի յուրաքանչյուր մաս ունի ջերմային դիմադրություն, որը կանխում է ջերմության հոսքը, որը հայտնի է որպես ջերմային դիմադրություն: Ջերմային դիմադրությունը ֆիքսված արժեք է, որը որոշվում է սարքի չափերով, կառուցվածքով և նյութերով:
Ենթադրելով, որ լույս արձակող դիոդի ջերմային դիմադրությունը Rth (℃/W) է, իսկ ջերմության ցրման հզորությունը՝ PD (W), հոսանքի ջերմության կորստի հետևանքով առաջացած PN հանգույցի ջերմաստիճանի բարձրացումը հետևյալն է.
T (℃)=Rth&TIME; PD
PN հանգույցի ջերմաստիճանը հետևյալն է.
TJ=TA+Rth&TIME; PD
Նրանց թվում TA-ն շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանն է: Հանգույցի ջերմաստիճանի բարձրացման պատճառով PN հանգույցի լյումինեսցենտային ռեկոմբինացիայի հավանականությունը նվազում է, ինչի արդյունքում նվազում է լուսարձակող դիոդի պայծառությունը։ Մինչդեռ ջերմության կորստից առաջացած ջերմաստիճանի բարձրացման պատճառով լույս արձակող դիոդի պայծառությունն այլևս չի շարունակի աճել հոսանքին համաչափ՝ վկայելով ջերմային հագեցվածության երևույթի մասին։ Բացի այդ, երբ հանգույցի ջերմաստիճանը մեծանում է, արտանետվող լույսի ալիքի գագաթնակետը նույնպես կտեղափոխվի ավելի երկար ալիքների երկարություն՝ մոտ 0,2-0,3 նմ/℃: Սպիտակ LED-ների համար, որոնք ստացվում են կապույտ լույսի չիպերով պատված YAG լյումինեսցենտային փոշի խառնելով, կապույտ լույսի ալիքի երկարության շեղումը կառաջացնի անհամապատասխանություն լյումինեսցենտ փոշու գրգռման ալիքի երկարության հետ՝ դրանով իսկ նվազեցնելով սպիտակ LED-ների ընդհանուր լուսավոր արդյունավետությունը և առաջացնելով սպիտակ լույսի գույնի փոփոխություններ։ ջերմաստիճանը.
Էլեկտրաէներգիայի լույս արձակող դիոդների համար շարժիչ հոսանքը սովորաբար կազմում է մի քանի հարյուր միլիամպեր կամ ավելի, իսկ PN հանգույցի ընթացիկ խտությունը շատ բարձր է, ուստի PN հանգույցի ջերմաստիճանի բարձրացումը շատ նշանակալի է: Փաթեթավորման և կիրառման համար, թե ինչպես նվազեցնել արտադրանքի ջերմային դիմադրությունը, որպեսզի PN հանգույցով առաջացած ջերմությունը հնարավորինս շուտ ցրվի, կարող է ոչ միայն բարելավել արտադրանքի հագեցվածության հոսանքը և լուսավորության արդյունավետությունը, այլև բարձրացնել հուսալիությունը և արտադրանքի կյանքի տևողությունը. Արտադրանքի ջերմային դիմադրությունը նվազեցնելու համար հատկապես կարևոր է փաթեթավորման նյութերի ընտրությունը, ներառյալ ջերմատախտակները, սոսինձները և այլն: Յուրաքանչյուր նյութի ջերմային դիմադրությունը պետք է լինի ցածր, ինչը պահանջում է լավ ջերմահաղորդություն: Երկրորդ, կառուցվածքային դիզայնը պետք է լինի ողջամիտ՝ նյութերի միջև ջերմային հաղորդունակության շարունակական համապատասխանությամբ և նյութերի միջև լավ ջերմային կապերով՝ ջերմային ալիքներում ջերմության ցրման խոչընդոտներից խուսափելու և ներքինից արտաքին շերտերը ջերմության արտահոսք ապահովելու համար: Միևնույն ժամանակ, գործընթացից անհրաժեշտ է ապահովել ջերմության ժամանակին արտանետումը՝ համաձայն նախապես նախագծված ջերմության ցրման ուղիների:

2. Լրացման սոսինձի ընտրություն
Համաձայն բեկման օրենքի, երբ լույսը դիպչում է խիտ միջավայրից նոսր միջավայրին, լրիվ արտանետումը տեղի է ունենում, երբ անկման անկյունը հասնում է որոշակի արժեքի, այսինքն՝ մեծ կամ հավասար է կրիտիկական անկյունին: GaN կապույտ չիպերի համար GaN նյութի բեկման ինդեքսը 2,3 է։ Երբ լույսն արտանետվում է բյուրեղի ներսից դեպի օդ, ըստ բեկման օրենքի՝ կրիտիկական անկյուն θ 0=sin-1 (n2/n1):
Դրանցից n2-ը հավասար է 1-ի, որը օդի բեկման ինդեքսն է, իսկ n1-ը GaN-ի բեկման ինդեքսն է։ Հետևաբար, θ 0 կրիտիկական անկյունը հաշվարկվում է մոտ 25,8 աստիճան: Այս դեպքում միակ լույսը, որը կարող է արձակվել, լույսն է ≤ 25,8 աստիճան տարածական ամուր անկյունում: Ըստ զեկույցների, GaN չիպերի արտաքին քվանտային արդյունավետությունը ներկայումս կազմում է շուրջ 30% -40%: Հետևաբար, չիպային բյուրեղի ներքին կլանման շնորհիվ, լույսի համամասնությունը, որը կարող է արտանետվել բյուրեղից դուրս, շատ փոքր է: Ըստ զեկույցների, GaN չիպերի արտաքին քվանտային արդյունավետությունը ներկայումս կազմում է շուրջ 30%-40%: Նմանապես, չիպի կողմից արձակված լույսը պետք է անցնի փաթեթավորման նյութի միջով և փոխանցվի տիեզերք, ինչպես նաև պետք է հաշվի առնել նյութի ազդեցությունը լույսի հավաքման արդյունավետության վրա:
Հետևաբար, LED արտադրանքի փաթեթավորման լույսի հավաքման արդյունավետությունը բարելավելու համար անհրաժեշտ է բարձրացնել n2-ի արժեքը, այսինքն՝ ավելացնել փաթեթավորման նյութի բեկման ինդեքսը, որպեսզի մեծացվի արտադրանքի կրիտիկական անկյունը և այդպիսով. բարելավել արտադրանքի փաթեթավորման լուսավոր արդյունավետությունը: Միևնույն ժամանակ, պարկուճային նյութը պետք է ունենա լույսի ավելի քիչ կլանում: Արտանետվող լույսի համամասնությունը մեծացնելու համար լավագույնն է փաթեթավորման համար ունենալ կամարակապ կամ կիսագնդաձև ձև: Այս կերպ, երբ փաթեթավորման նյութից լույս է արտանետվում օդ, այն գրեթե ուղղահայաց է միջերեսին և այլևս չի ենթարկվում ամբողջական արտացոլման:

3. Արտացոլման մշակում
Արտացոլման բուժման երկու հիմնական ասպեկտ կա. մեկը չիպի ներսում արտացոլման բուժումն է, իսկ մյուսը փաթեթավորման նյութի կողմից լույսի արտացոլումն է: Ինչպես ներքին, այնպես էլ արտաքին արտացոլման մշակման միջոցով չիպի ներսից արտանետվող լույսի մասնաբաժինը մեծանում է, չիպի ներսում կլանումը նվազում է, և էլեկտրական LED արտադրանքի լուսավոր արդյունավետությունը բարելավվում է: Փաթեթավորման առումով, ուժային տիպի LED-ները սովորաբար հավաքում են ուժային տիպի չիպեր մետաղական փակագծերի կամ ռեֆլեկտիվ խոռոչներով ենթաշերտերի վրա: Բրա տիպի ռեֆլեկտիվ խոռոչը սովորաբար պատված է արտացոլման էֆեկտը բարելավելու համար, մինչդեռ ենթաշերտի տիպի ռեֆլեկտիվ խոռոչը սովորաբար փայլեցնում է և կարող է ենթարկվել էլեկտրալվացման, եթե պայմանները թույլ են տալիս: Այնուամենայնիվ, վերը նշված երկու բուժման մեթոդները ազդում են կաղապարի ճշգրտության և գործընթացի վրա, և վերամշակված ռեֆլեկտիվ խոռոչն ունի որոշակի արտացոլման ազդեցություն, բայց դա իդեալական չէ: Ներկայումս, Չինաստանում ենթաշերտի տիպի ռեֆլեկտիվ խոռոչների արտադրության մեջ, մետաղական ծածկույթների փայլեցման անբավարար ճշգրտության կամ օքսիդացման պատճառով, արտացոլման ազդեցությունը վատ է: Սա հանգեցնում է արտացոլման տարածք հասնելուց հետո շատ լույսի կլանմանը, որը չի կարող արտացոլվել լույս արձակող մակերեսին, ինչպես և սպասվում էր, ինչը հանգեցնում է լույսի հավաքման ցածր արդյունավետության վերջնական փաթեթավորումից հետո:

4. Լյումինեսցենտային փոշու ընտրություն և ծածկույթ
Սպիտակ ուժային LED-ի համար լուսավոր արդյունավետության բարելավումը կապված է նաև լյումինեսցենտային փոշու ընտրության և պրոցեսի բուժման հետ: Կապույտ չիպերի լյումինեսցենտային փոշու գրգռման արդյունավետությունը բարելավելու համար լյումինեսցենտային փոշու ընտրությունը պետք է տեղին լինի, ներառյալ գրգռման ալիքի երկարությունը, մասնիկների չափը, գրգռման արդյունավետությունը և այլն, և պետք է իրականացվի համապարփակ գնահատում` դիտարկելու տարբեր կատարողական գործոններ: Երկրորդ, լյումինեսցենտային փոշու ծածկույթը պետք է լինի միատեսակ, գերադասելի է չիպի յուրաքանչյուր լուսարձակող մակերևույթի վրա կպչուն շերտի միատեսակ հաստությամբ, որպեսզի խուսափի անհավասար հաստությունից, որը կարող է հանգեցնել տեղական լույսի արտանետման անհնարինությանը, ինչպես նաև բարելավելու լուսային կետի որակը.

Ընդհանուր ակնարկ.
Ջերմության ցրման լավ դիզայնը էական դեր է խաղում էլեկտրաէներգիայի լուսադիոդային արտադրանքների լուսավոր արդյունավետության բարելավման գործում, ինչպես նաև նախապայման է արտադրանքի կյանքի տևողությունը և հուսալիությունը ապահովելու համար: Լավ մշակված լույսի ելքային ալիքը՝ կենտրոնանալով կառուցվածքային դիզայնի, նյութի ընտրության և ռեֆլեկտիվ խոռոչների գործընթացի մշակման, լցնող սոսինձների և այլնի վրա, կարող է արդյունավետորեն բարելավել էներգիայի տիպի LED-ների լույսի հավաքման արդյունավետությունը: Էլեկտրաէներգիայի տիպի սպիտակ LED-ի համար լյումինեսցենտային փոշու ընտրությունը և պրոցեսի դիզայնը նույնպես կարևոր են կետի չափը և լուսավոր արդյունավետությունը բարելավելու համար: