影響GLD210-LED三防燈珠封裝取光效率的四大要素

 通例GLD210-LED三防燈珠普通是支架式，接納環(huán)氧樹(shù)脂封裝，功率較小，整體發(fā)光光通量不大，亮度高的也只能作為少許分外照明應(yīng)用。跟著GLD210-LED三防燈珠芯片技術(shù)和封裝技術(shù)的發(fā)展，適應(yīng)照明平臺(tái)對(duì)高光通量LED產(chǎn)品的需要，功率型LED慢慢走入環(huán)境趨勢(shì)。這種功率型的LED普通是將發(fā)光芯片放在散熱熱沉上，上頭裝置光學(xué)透鏡以到達(dá)必然光學(xué)空間分布，透鏡里面添補(bǔ)低應(yīng)力柔性硅膠。

功率型LED要真正進(jìn)入照明平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)家庭日常照明，其要辦理的疑問(wèn)另有非常多，此中緊張的就是發(fā)光服從。當(dāng)前環(huán)境趨勢(shì)上功率型LED報(bào)道的高流明服從在 50lm/W左右，還遠(yuǎn)達(dá)不抵家庭日常照明的要求。為了進(jìn)步功率型LED發(fā)光服從，一方面其發(fā)光芯片的服從有待進(jìn)步;另一方面，功率型LED的封裝技術(shù)也需進(jìn)一步進(jìn)步，從布局設(shè)計(jì)、質(zhì)料技術(shù)及工藝技術(shù)等多方面動(dòng)手，進(jìn)步產(chǎn)品的封裝取光服從。

影響取光服從的封裝要素

1. 散熱技術(shù)

對(duì)于由PN結(jié)組成的發(fā)光二極管，當(dāng)正向電流從PN結(jié)流過(guò)期，PN結(jié)有發(fā)燒消耗，這些熱量經(jīng)過(guò)粘結(jié)膠、灌封質(zhì)料、熱沉等，輻射到空氣中，在這個(gè)過(guò)程中每一片面質(zhì)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(zhì)料所決意的固定值。設(shè)發(fā)光二極管的熱阻為Rth(℃/W)，熱耗散功率為 PD(W)，此時(shí)因?yàn)殡娏鞯臒嵯亩瞧鸬腜N結(jié)溫度上漲為：

T(℃)=Rth×PD。

PN結(jié)結(jié)溫為：

此中TA為環(huán)境溫度。因?yàn)榻Y(jié)溫的上漲會(huì)使PN結(jié)發(fā)光復(fù)合的幾率下降，發(fā)光二極管的亮度就會(huì)下降。同時(shí)，因?yàn)闊嵯娜瞧鸬臏厣龈?，發(fā)光二極管亮度將不再繼續(xù)跟著電流成比例進(jìn)步，即顯示出熱飽和現(xiàn)象。另外，跟著結(jié)溫的上漲，發(fā)光的峰值波長(zhǎng)也將向長(zhǎng)波偏向漂移，約0.2-0.3nm/℃，這對(duì)于通過(guò)由藍(lán)光芯片涂覆YAG熒光粉混合獲得的白色LED來(lái)說(shuō)，藍(lán)光波長(zhǎng)的漂移，會(huì)惹起與熒光粉引發(fā)波長(zhǎng)的失配，從而降低白光GLD210-LED三防燈珠的整體發(fā)光服從，并造成白光色溫的改變。

對(duì)于功率發(fā)光二極管來(lái)說(shuō)，驅(qū)動(dòng)電流普通都為幾百毫安以上，PN結(jié)的電流密度非常大，所以PN結(jié)的溫升非常明顯。對(duì)于封裝和應(yīng)用來(lái)說(shuō)，怎樣降低產(chǎn)品的熱阻，使PN結(jié)產(chǎn)生的熱量能盡快的散發(fā)出去，不但可進(jìn)步產(chǎn)品的飽和電流，進(jìn)步產(chǎn)品的發(fā)光服從，同時(shí)也進(jìn)步了產(chǎn)品的靠得住性和壽命。為了降低產(chǎn)品的熱阻，先封裝質(zhì)料的選定顯得尤為緊張，包含熱沉、粘結(jié)膠等，各質(zhì)料的熱阻要低，即要求導(dǎo)熱性能良好。其次布局設(shè)計(jì)要合理，各質(zhì)料間的導(dǎo)熱性能連續(xù)般配，質(zhì)料之間的導(dǎo)熱持續(xù)良好，避免在導(dǎo)熱通道中產(chǎn)生散熱瓶頸，確保熱量從內(nèi)到外層層散發(fā)。同時(shí)，要從工藝上確保，熱量根據(jù)事先設(shè)計(jì)的散熱通道實(shí)時(shí)的散發(fā)出去。

2. 添補(bǔ)膠的選定

憑據(jù)折射定律，光線從光密介質(zhì)入射到光疏介質(zhì)時(shí)，當(dāng)入射角到達(dá)必然值，即大于即是臨界角時(shí)，會(huì)產(chǎn)生全發(fā)射。以GaN藍(lán)色芯片來(lái)說(shuō)，GaN質(zhì)料的折射率是2.3，當(dāng)光線從晶體里面射向空氣時(shí)，憑據(jù)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(jì)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(gè)空間立體角內(nèi)的光，據(jù)報(bào)導(dǎo)，當(dāng)前GaN芯片的外量子服從在30%-40%左右，所以，因?yàn)樾酒w的里面吸收，能射出到晶體表面光線的比例非常少。據(jù)報(bào)導(dǎo)，當(dāng)前GaN芯片的外量子服從在30%-40%左右。同樣，芯片發(fā)出的光要透過(guò)封裝質(zhì)料，傳送到空間，也要考慮質(zhì)料對(duì)取光服從的影響。

所以，為了進(jìn)步LED產(chǎn)品封裝的取光服從，務(wù)必進(jìn)步n2的值，即進(jìn)步封裝質(zhì)料的折射率，以進(jìn)步產(chǎn)品的臨界角，從而進(jìn)步產(chǎn)品的封裝發(fā)光服從。同時(shí)，封裝質(zhì)料對(duì)光線的吸收要小。為了進(jìn)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(zhì)料射向空氣時(shí)，險(xiǎn)些是垂直射到界面，于是不再產(chǎn)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(zhì)料對(duì)光的反射，通過(guò)內(nèi)、外兩方面的反射處分，來(lái)進(jìn)步從芯片里面射出的光通比例，削減芯片里面吸收，進(jìn)步功率LED成品的發(fā)光服從。從封裝來(lái)說(shuō)，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(jìn)步反射結(jié)果，而基板式的反射腔普通是接納拋光方法，有條件的還會(huì)進(jìn)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(jié)果，但并不睬想。當(dāng)前國(guó)內(nèi)制作基板式的反射腔，因?yàn)閽伖饩炔患盎蚪饘馘儗拥难趸?，反射結(jié)果較差，如許造成非常多光線在射到反射區(qū)后被吸收，無(wú)法按預(yù)期的目標(biāo)反射出光面，從而造成終封裝后的取光服從偏低。

我們經(jīng)過(guò)多方面的研究和實(shí)驗(yàn)，研制成一種具備自立常識(shí)產(chǎn)權(quán)的應(yīng)用有機(jī)質(zhì)料涂層的反射處分工藝，通過(guò)這種工藝處分，使得反射到載片腔內(nèi)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(chǎn)品取光服從與處分以前相比可進(jìn)步30%-50%。我們當(dāng)前1W白光功率LED的光效可達(dá) 40-50lm/W(在遠(yuǎn)方PMS-50光譜剖析測(cè)試儀器上測(cè)試后果)，獲得了非常好的封裝結(jié)果。

4. 熒光粉選定與涂覆

對(duì)于白色功率型LED來(lái)說(shuō)，發(fā)光服從的進(jìn)步還與熒光粉的選定和工藝處分相關(guān)。為了進(jìn)步熒光粉引發(fā)藍(lán)色芯片的服從，先熒光粉的選定要合適，包含引發(fā)波長(zhǎng)、顆粒度大小、引發(fā)服從等，需全面考核，兩全各性格能。其次，熒光粉的涂覆要?jiǎng)蚍Q，是比較發(fā)光芯片各個(gè)發(fā)光面的膠層厚度勻稱，避免因厚度不均造成局部光線無(wú)法射出，同時(shí)也可改進(jìn)光斑的質(zhì)量。

良好的散熱設(shè)計(jì)對(duì)進(jìn)步功率型LED產(chǎn)品發(fā)光服從有著顯著的好處，同時(shí)也是確保產(chǎn)品壽命和靠得住性的條件。而設(shè)計(jì)良好的出光通道，這里偏重指反射腔、添補(bǔ)膠等的布局設(shè)計(jì)、質(zhì)料選定和工藝處分，可以有用進(jìn)步功率型LED的取光服從。對(duì)功率型白光LED來(lái)說(shuō)，熒光粉的選定和工藝設(shè)計(jì)，對(duì)光斑的改進(jìn)和發(fā)光服從的進(jìn)步也關(guān)緊張。