LED, известен също като източник на осветление от четвърто поколение или източник на зелена светлина, има характеристиките на енергоспестяване, опазване на околната среда, дълъг живот и малък размер. Той се използва широко в различни области като индикация, дисплей, декорация, подсветка, общо осветление и градски нощни сцени. Според различните функции на използване, той може да бъде разделен на пет категории: информационен дисплей, сигнални светлини, автомобилни осветителни тела, подсветка на LCD екрана и общо осветление.
Конвенционалните LED светлини имат недостатъци като недостатъчна яркост, което води до недостатъчна популярност. Светодиодните светлини тип мощност имат предимства като висока яркост и дълъг експлоатационен живот, но имат технически затруднения като опаковката. По-долу е даден кратък анализ на факторите, които влияят върху ефективността на улавяне на светлина от LED опаковки от енергиен тип.

1. Технология за разсейване на топлината
За диоди, излъчващи светлина, съставени от PN преходи, когато през PN прехода протича ток, PN преходът изпитва загуба на топлина. Тази топлина се излъчва във въздуха чрез лепило, материали за капсулиране, радиатори и т.н. По време на този процес всяка част от материала има термичен импеданс, който предотвратява топлинния поток, известен като термично съпротивление. Термичното съпротивление е фиксирана стойност, определена от размера, структурата и материалите на устройството.
Ако приемем, че термичното съпротивление на светоизлъчващия диод е Rth (℃/W) и мощността на разсейване на топлината е PD (W), повишаването на температурата на PN прехода, причинено от топлинните загуби на тока, е:
T (℃)=Rth&TImes; PD
Температурата на PN прехода е:
TJ=TA+Rth&TImes; PD
Сред тях TA е температурата на околната среда. Поради повишаването на температурата на прехода, вероятността за рекомбинация на луминесценцията на PN прехода намалява, което води до намаляване на яркостта на светоизлъчващия диод. Междувременно, поради повишаването на температурата, причинено от загуба на топлина, яркостта на светоизлъчващия диод вече няма да продължи да нараства пропорционално на тока, което показва феномен на топлинно насищане. В допълнение, с увеличаването на температурата на прехода пиковата дължина на вълната на излъчваната светлина също ще се измести към по-дълги дължини на вълната, около 0,2-0,3 nm/℃. За бели светодиоди, получени чрез смесване на YAG флуоресцентно прахово покритие с чипове със синя светлина, дрейфът на дължината на вълната на синята светлина ще причини несъответствие с дължината на вълната на възбуждане на флуоресцентния прах, като по този начин ще намали общата светлинна ефективност на белите светодиоди и ще причини промени в цвета на бялата светлина температура.
За мощните светодиоди захранващият ток обикновено е няколкостотин милиампера или повече, а плътността на тока на PN прехода е много висока, така че повишаването на температурата на PN прехода е много значително. За опаковки и приложения, как да се намали топлинното съпротивление на продукта, така че топлината, генерирана от PN прехода, да може да се разсее възможно най-скоро, може не само да подобри тока на насищане и светлинната ефективност на продукта, но също така да подобри надеждността и живот на продукта. За да се намали термичното съпротивление на продукта, изборът на опаковъчни материали е особено важен, включително радиатори, лепила и др. Термичното съпротивление на всеки материал трябва да бъде ниско, което изисква добра топлопроводимост. Второ, структурният дизайн трябва да бъде разумен, с непрекъснато съвпадение на топлопроводимостта между материалите и добри термични връзки между материалите, за да се избегнат препятствията при разсейване на топлината в термичните канали и да се осигури разсейване на топлината от вътрешните към външните слоеве. В същото време е необходимо да се гарантира от процеса, че топлината се разсейва своевременно според предварително проектираните канали за разсейване на топлината.

2. Избор на пълнежно лепило
Съгласно закона за пречупване, когато светлината пада от плътна среда към рядка среда, пълно излъчване възниква, когато ъгълът на падане достигне определена стойност, тоест по-голяма или равна на критичния ъгъл. За GaN сините чипове индексът на пречупване на GaN материала е 2,3. Когато светлината се излъчва от вътрешността на кристала към въздуха, съгласно закона за пречупване, критичният ъгъл θ 0=sin-1 (n2/n1).
Сред тях n2 е равно на 1, което е индексът на пречупване на въздуха, а n1 е индексът на пречупване на GaN. Следователно, критичният ъгъл θ 0 се изчислява на около 25,8 градуса. В този случай единствената светлина, която може да бъде излъчена, е светлина в рамките на пространствения плътен ъгъл от ≤ 25,8 градуса. Според докладите външната квантова ефективност на GaN чиповете в момента е около 30% -40%. Следователно, поради вътрешното поглъщане на кристала на чипа, делът на светлината, която може да бъде излъчена извън кристала, е много малък. Според докладите външната квантова ефективност на GaN чиповете в момента е около 30% -40%. По същия начин светлината, излъчвана от чипа, трябва да премине през опаковъчния материал и да бъде предадена в космоса, като въздействието на материала върху ефективността на събиране на светлина също трябва да се вземе предвид.
Следователно, за да се подобри ефективността на събиране на светлина от опаковката на LED продукти, е необходимо да се увеличи стойността на n2, тоест да се увеличи индексът на пречупване на опаковъчния материал, за да се увеличи критичният ъгъл на продукта и по този начин подобряване на светлинната ефективност на опаковката на продукта. В същото време материалът за капсулиране трябва да има по-малко абсорбция на светлина. За да се увеличи делът на излъчваната светлина, най-добре е опаковката да има дъгообразна или полусферична форма. По този начин, когато светлината се излъчва от опаковъчния материал във въздуха, тя е почти перпендикулярна на интерфейса и вече не се подлага на пълно отражение.

3. Обработка на отражение
Има два основни аспекта на отражателната обработка: едната е отражателната обработка вътре в чипа, а другата е отражението на светлината от опаковъчния материал. Чрез третиране както с вътрешно, така и с външно отражение, делът на светлината, излъчвана от вътрешността на чипа, се увеличава, абсорбцията вътре в чипа се намалява и светлинната ефективност на мощните LED продукти се подобрява. От гледна точка на опаковането, захранващите светодиоди обикновено сглобяват захранващи чипове върху метални скоби или субстрати с отразяващи кухини. Отражателната кухина тип скоба обикновено е покрита, за да се подобри ефекта на отразяване, докато отразяващата кухина тип субстрат обикновено е полирана и може да бъде подложена на галванопластика, ако условията позволяват. Горните два метода на обработка обаче се влияят от точността и процеса на формоване, а обработената отразяваща кухина има известен отразяващ ефект, но не е идеален. Понастоящем при производството на отразяващи кухини от тип субстрат в Китай, поради недостатъчна точност на полиране или окисляване на метални покрития, ефектът на отражение е слаб. Това води до абсорбиране на много светлина след достигане на зоната на отражение, което не може да се отрази към светлоизлъчващата повърхност, както се очаква, което води до ниска ефективност на събиране на светлина след окончателното опаковане.

4. Избор и покритие на флуоресцентен прах
За белия захранващ светодиод подобряването на светлинната ефективност също е свързано с избора на флуоресцентен прах и обработката на процеса. За да се подобри ефективността на възбуждането на сини чипове с флуоресцентен прах, изборът на флуоресцентен прах трябва да бъде подходящ, включително дължина на вълната на възбуждане, размер на частиците, ефективност на възбуждане и т.н., и трябва да се извърши цялостна оценка, за да се вземат предвид различни фактори на ефективността. Второ, покритието от флуоресцентен прах трябва да бъде равномерно, за предпочитане с еднаква дебелина на адхезивния слой върху всяка светлоизлъчваща повърхност на чипа, за да се избегне неравномерна дебелина, която може да доведе до невъзможност за излъчване на локална светлина, и също така да се подобри качество на светлинното петно.

Преглед:
Добрият дизайн за разсейване на топлината играе важна роля за подобряване на светлинната ефективност на мощните LED продукти и също така е предпоставка за осигуряване на живот и надеждност на продукта. Един добре проектиран светлинен изходен канал, с акцент върху структурния дизайн, избора на материал и обработката на отразяващите кухини, запълващите лепила и т.н., може ефективно да подобри ефективността на събиране на светлина от светодиодите от енергиен тип. За белия LED тип мощност изборът на флуоресцентен прах и дизайнът на процеса също са от решаващо значение за подобряване на размера на петна и светлинната ефективност.