LED, còn được gọi là nguồn chiếu sáng thế hệ thứ tư hoặc nguồn sáng xanh, có đặc tính tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường, tuổi thọ cao và kích thước nhỏ. Nó được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau như chỉ báo, hiển thị, trang trí, đèn nền, ánh sáng chung và cảnh đêm đô thị. Theo các chức năng sử dụng khác nhau, nó có thể được chia thành năm loại: hiển thị thông tin, đèn tín hiệu, thiết bị chiếu sáng ô tô, đèn nền màn hình LCD và ánh sáng chung.
Đèn LED thông thường có nhược điểm như độ sáng không đủ, dẫn đến không được ưa chuộng. Đèn LED loại nguồn có những ưu điểm như độ sáng cao, tuổi thọ cao nhưng lại gặp những khó khăn về kỹ thuật như đóng gói. Dưới đây là phân tích ngắn gọn về các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất thu ánh sáng của bao bì đèn LED loại nguồn.

1. Công nghệ tản nhiệt
Đối với các điốt phát sáng bao gồm các điểm nối PN, khi dòng điện thuận chạy qua điểm nối PN, điểm nối PN sẽ bị mất nhiệt. Nhiệt lượng này được tỏa vào không khí thông qua chất kết dính, vật liệu đóng gói, tản nhiệt, v.v. Trong quá trình này, mỗi bộ phận của vật liệu có trở kháng nhiệt ngăn cản dòng nhiệt, được gọi là điện trở nhiệt. Điện trở nhiệt là một giá trị cố định được xác định bởi kích thước, cấu trúc và vật liệu của thiết bị.
Giả sử điện trở nhiệt của diode phát sáng là Rth (°C/W) và công suất tản nhiệt là PD (W), độ tăng nhiệt độ của điểm nối PN do tổn thất nhiệt của dòng điện là:
T (oC)=Rth&TImes; PD
Nhiệt độ tiếp giáp PN là:
TJ=TA+Rth&TImes; PD
Trong đó TA là nhiệt độ môi trường. Do nhiệt độ tiếp giáp tăng lên, xác suất tái hợp phát quang tiếp giáp PN giảm dẫn đến độ sáng của điốt phát quang giảm. Trong khi đó, do nhiệt độ tăng do tổn thất nhiệt nên độ sáng của diode phát quang sẽ không còn tiếp tục tăng tỷ lệ thuận với dòng điện, chứng tỏ có hiện tượng bão hòa nhiệt. Ngoài ra, khi nhiệt độ tiếp giáp tăng lên, bước sóng cực đại của ánh sáng phát ra cũng sẽ dịch chuyển về phía bước sóng dài hơn, khoảng 0,2-0,3 nm/oC. Đối với đèn LED trắng thu được bằng cách trộn bột huỳnh quang YAG phủ chip ánh sáng xanh, sự trôi của bước sóng ánh sáng xanh sẽ gây ra sự không khớp với bước sóng kích thích của bột huỳnh quang, từ đó làm giảm hiệu suất phát sáng tổng thể của đèn LED trắng và gây ra sự thay đổi màu sắc ánh sáng trắng. nhiệt độ.
Đối với điốt phát sáng công suất, dòng điện truyền động thường từ vài trăm miliampe trở lên và mật độ dòng điện của điểm nối PN rất cao, do đó mức tăng nhiệt độ của điểm nối PN là rất đáng kể. Đối với bao bì và ứng dụng, làm thế nào để giảm điện trở nhiệt của sản phẩm để nhiệt sinh ra do tiếp giáp PN có thể được tiêu tan càng sớm càng tốt, không chỉ có thể cải thiện dòng bão hòa và hiệu suất phát sáng của sản phẩm mà còn nâng cao độ tin cậy và tuổi thọ của sản phẩm. Để giảm khả năng chịu nhiệt của sản phẩm, việc lựa chọn vật liệu đóng gói đặc biệt quan trọng, bao gồm tản nhiệt, chất kết dính, v.v. Khả năng chịu nhiệt của từng vật liệu phải thấp, đòi hỏi tính dẫn nhiệt tốt. Thứ hai, thiết kế kết cấu phải hợp lý, có sự kết hợp liên tục về độ dẫn nhiệt giữa các vật liệu và kết nối nhiệt tốt giữa các vật liệu để tránh tắc nghẽn tản nhiệt trong các kênh nhiệt và đảm bảo tản nhiệt từ các lớp bên trong ra các lớp bên ngoài. Đồng thời, cần đảm bảo trong quá trình xử lý nhiệt được tiêu tán kịp thời theo các kênh tản nhiệt được thiết kế sẵn.

2. Lựa chọn chất kết dính
Theo định luật khúc xạ, khi ánh sáng truyền từ môi trường đậm đặc sang môi trường thưa thớt, sự phát xạ toàn phần xảy ra khi góc tới đạt đến một giá trị nhất định, tức là lớn hơn hoặc bằng góc tới hạn. Đối với blue chip GaN, chiết suất của vật liệu GaN là 2,3. Khi ánh sáng phát ra từ bên trong tinh thể ra không khí, theo định luật khúc xạ, góc tới hạn θ 0=sin-1 (n2/n1).
Trong đó, n2 bằng 1 là chiết suất của không khí và n1 là chiết suất của GaN. Do đó, góc tới hạn θ 0 được tính là khoảng 25,8 độ. Trong trường hợp này, ánh sáng duy nhất có thể phát ra là ánh sáng nằm trong góc khối không gian 25,8 độ. Theo báo cáo, hiệu suất lượng tử bên ngoài của chip GaN hiện ở mức khoảng 30% -40%. Do đó, do tinh thể chip hấp thụ bên trong nên tỷ lệ ánh sáng có thể phát ra bên ngoài tinh thể là rất nhỏ. Theo báo cáo, hiệu suất lượng tử bên ngoài của chip GaN hiện ở mức khoảng 30% -40%. Tương tự, ánh sáng phát ra từ chip cần phải đi qua vật liệu đóng gói và truyền vào không gian, đồng thời cần xem xét tác động của vật liệu đến hiệu quả thu ánh sáng.
Do đó, để cải thiện hiệu suất thu ánh sáng của bao bì sản phẩm LED, cần tăng giá trị n2, nghĩa là tăng chỉ số khúc xạ của vật liệu đóng gói, để tăng góc tới hạn của sản phẩm và do đó nâng cao hiệu quả phát sáng của bao bì sản phẩm. Đồng thời, vật liệu đóng gói sẽ có khả năng hấp thụ ánh sáng ít hơn. Để tăng tỷ lệ ánh sáng phát ra, tốt nhất nên bao bì có hình vòng cung hoặc hình bán cầu. Bằng cách này, khi ánh sáng phát ra từ vật liệu đóng gói vào không khí, nó gần như vuông góc với bề mặt và không còn bị phản xạ toàn phần nữa.

3. Xử lý phản ánh
Có hai khía cạnh chính của việc xử lý phản xạ: một là xử lý phản xạ bên trong chip, và hai là sự phản chiếu ánh sáng bởi vật liệu đóng gói. Thông qua xử lý phản xạ bên trong và bên ngoài, tỷ lệ ánh sáng phát ra từ bên trong chip được tăng lên, độ hấp thụ bên trong chip giảm xuống và hiệu suất phát sáng của các sản phẩm đèn LED công suất được cải thiện. Về mặt đóng gói, đèn LED loại nguồn thường lắp ráp chip loại nguồn trên giá đỡ kim loại hoặc đế có hốc phản chiếu. Khoang phản xạ loại khung thường được mạ để cải thiện hiệu ứng phản xạ, trong khi khoang phản xạ loại nền thường được đánh bóng và có thể được xử lý mạ điện nếu điều kiện cho phép. Tuy nhiên, hai phương pháp xử lý trên bị ảnh hưởng bởi độ chính xác và quy trình của khuôn, khoang phản xạ được xử lý có tác dụng phản xạ nhất định, nhưng nó không lý tưởng. Hiện nay, trong quá trình sản xuất các khoang phản chiếu loại chất nền ở Trung Quốc, do độ chính xác đánh bóng không đủ hoặc lớp phủ kim loại bị oxy hóa nên hiệu quả phản xạ kém. Điều này dẫn đến việc hấp thụ rất nhiều ánh sáng sau khi tới vùng phản xạ, không thể phản xạ ra bề mặt phát sáng như mong đợi, dẫn đến hiệu suất thu ánh sáng thấp sau khi đóng gói cuối cùng.

4. Lựa chọn và phủ bột huỳnh quang
Đối với đèn LED công suất trắng, việc nâng cao hiệu suất phát sáng còn liên quan đến việc lựa chọn bột huỳnh quang và quy trình xử lý. Để nâng cao hiệu quả kích thích bột huỳnh quang của blue chip, việc lựa chọn bột huỳnh quang phải phù hợp, bao gồm bước sóng kích thích, kích thước hạt, hiệu suất kích thích, v.v., và phải tiến hành đánh giá toàn diện để xem xét các yếu tố hiệu suất khác nhau. Thứ hai, lớp phủ bột huỳnh quang phải đồng đều, tốt nhất là lớp dính có độ dày đồng đều trên mỗi bề mặt phát sáng của chip, tránh độ dày không đồng đều có thể khiến ánh sáng cục bộ không thể phát ra được, đồng thời cải thiện tính thẩm mỹ. chất lượng của điểm sáng.

Tổng quan:
Thiết kế tản nhiệt tốt đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất phát sáng của các sản phẩm đèn LED nguồn, đồng thời cũng là điều kiện tiên quyết để đảm bảo tuổi thọ và độ tin cậy của sản phẩm. Kênh đầu ra ánh sáng được thiết kế tốt, tập trung vào thiết kế cấu trúc, lựa chọn vật liệu và xử lý quy trình các khoang phản chiếu, chất kết dính, v.v., có thể cải thiện hiệu quả hiệu quả thu hoạch ánh sáng của đèn LED loại nguồn. Đối với đèn LED trắng loại nguồn, việc lựa chọn bột huỳnh quang và thiết kế quy trình cũng rất quan trọng để cải thiện kích thước điểm và hiệu suất phát sáng.