導かれた第 4 世代光源または緑色光源として知られています。省エネ、環境保護、長寿命、小型という特徴があります。表示、ディスプレイ、装飾、バックライト、一般照明、都市夜景など様々な分野で幅広く使用されています。機能に応じて、情報表示、信号灯、車両用灯具、LCD バックライト、一般照明の 5 つのカテゴリに分類できます。

従来のLEDランプ明るさが不足して透過力が不足するなどの欠点があります。パワーLEDランプは十分な明るさ​​と長寿命という利点がありますが、パワーLEDにはパッケージングなどの技術的な困難があります。ここでは、パワー LED パッケージングの光抽出効率に影響を与える要因の簡単な分析を示します。

光取り出し効率に影響を与えるパッケージング要因

1.放熱技術

PN接合で構成された発光ダイオードの場合、PN接合から順方向電流が流出すると、PN接合での熱損失が発生します。この際、これらの熱は接着剤、ポッティング材、ヒートシンクなどを介して空気中に放射され、材料の各部分には熱の流れを妨げる熱インピーダンス、すなわち熱抵抗が存在します。熱抵抗はデバイスのサイズ、構造、材質によって決まる固定値です。

LEDの熱抵抗をrth(℃/W)、熱放散電力をPD(W)とします。このとき、電流の熱損失により生じる PN 接合温度は次のように上昇します。

T(℃)=Rth&TIME; PD

PN ジャンクション温度:

ＴＪ＝ＴＡ＋Ｒｔｈ・PD

ここで、TA は周囲温度です。接合温度の上昇により、PN 接合の発光再結合の確率が低下し、LED の輝度が低下します。同時に、熱損失による温度上昇の増加により、LED の輝度は電流に比例して増加しなくなり、熱飽和を示します。また、ジャンクション温度の上昇に伴い、発光のピーク波長も約0.2～0.3nm/℃の長波方向にドリフトします。青色チップでコーティングされたYAG蛍光体を混合して得られる白色LEDの場合、青色波長のドリフトにより蛍光体の励起波長との不一致が生じ、白色LEDの全体的な発光効率が低下し、白色光の色温度が変化します。

パワー LED の場合、駆動電流は一般に数百 Ma を超え、PN 接合の電流密度が非常に大きいため、PN 接合の温度上昇は非常に顕著です。パッケージングやアプリケーションにおいては、製品の熱抵抗をいかに低減し、PN接合で発生する熱をできるだけ早く放散させるかが、製品の飽和電流を向上させ、製品の発光効率を向上させるだけでなく、発光効率も向上させることができます。製品の信頼性と耐用年数。製品の熱抵抗を下げるためには、まずヒートシンクや接着剤などのパッケージ材料の選択が特に重要です。各材料の熱抵抗が低い、つまり良好な熱伝導率が必要です。 。第二に、熱伝導チャネルにおける熱放散のボトルネックを回避し、熱伝導チャネルからの熱放散を確保するために、構造設計は合理的である必要があり、材料間の熱伝導率が継続的に一致し、材料間の熱伝導率が適切に接続されている必要があります。内側から外側の層へ。同時に、事前に設計された熱放散チャネルに従って熱が時間通りに放散されるようにする必要があります。

2. フィラーの選定

屈折の法則によれば、光が密度の高い媒質から疎な媒質へ入射するとき、入射角がある値に達すると、つまり臨界角以上になると完全な発光が起こります。 GaN ブルーチップの場合、GaN 材料の屈折率は 2.3 です。光が結晶の内部から空気に放射されるとき、屈折の法則に従って、臨界角θ 0 = sin-1(n2/n1) となります。

ここで、Ｎ２は１、すなわち空気の屈折率、Ｎ１はＧａｎの屈折率であり、そこから臨界角が計算され、θ ０ は約２５．８度である。この場合、放射できる光は、入射角が 25.8 度以下の空間立体角内の光だけです。 Gan チップの外部量子効率は 30% ～ 40% 程度であると報告されています。したがって、チップ結晶の内部吸収により、結晶の外に放出される光の割合は非常に小さくなります。 Gan チップの外部量子効率は 30% ～ 40% 程度であると報告されています。同様に、チップから放射された光はパッケージング材料を介して空間に伝達される必要があり、光取り出し効率に対する材料の影響も考慮する必要があります。

したがって、LED製品のパッケージングの光取り出し効率を向上させるには、N2の値を増加させる必要があります。つまり、パッケージング材料の屈折率を増加させて製品の臨界角を改善し、パッケージングを改善する必要があります。製品の発光効率。同時に、包装材料の光吸収は小さい必要があります。出射光の割合を高めるためには、包装材から空気中に光が出射される際に界面に対してほぼ垂直となり全反射が起こらないように、パッケージの形状をアーチ状または半球状とすることが好ましい。

3. 反射処理

反射処理には大きく分けてチップ内部の反射処理とパッケージ材による光の反射の2つがあります。内部および外部反射処理により、チップから出射される光束比が向上し、チップの内部吸収が低減され、パワーLED製品の発光効率が向上します。パッケージングに関しては、パワー LED は通常、反射キャビティを備えた金属サポートまたは基板上にパワー チップを組み立てます。サポートタイプの反射キャビティは反射効果を向上させるために一般に電気メッキを採用し、ベースプレート反射キャビティは一般に研磨を採用します。可能であれば電気メッキ処理を行いますが、上記 2 つの処理方法は金型の精度やプロセスに影響されます。加工された反射キャビティには一定の反射効果がありますが、理想的ではありません。現在、中国製の基板型反射空洞は、研磨精度不足や金属コーティングの酸化により反射効果が悪く、反射領域に入射した後に多くの光が吸収され、反射できません。予想されるターゲットに応じて発光面が異なるため、最終パッケージング後の光取り出し効率が低くなります。

4. 蛍光体の選択とコーティング

白色パワーLEDの場合、発光効率の向上は蛍光体​​の選択やプロセス処理にも関係します。ブルーチップの蛍光体励起効率を向上させるためには、まず励起波長、粒径、励起効率などの性能を総合的に評価して適切な蛍光体の選択を行う必要があります。第二に、蛍光体のコーティングは均一でなければならず、好ましくは、不均一な厚さによって局所的な光の放射が妨げられないように、発光チップの各発光面上の接着層の厚さは均一であるべきである。光点の品質も向上します。

概要：

優れた放熱設計は、パワーLED製品の発光効率を向上させる上で重要な役割を果たしており、製品の寿命と信頼性を確保するための前提条件でもあります。ここでうまく設計された光出口チャネルは、構造設計、材料の選択、反射キャビティと充填接着剤のプロセス処理に焦点を当てており、パワー LED の光取り出し効率を効果的に向上させることができます。パワーのために白色LED、スポットと発光効率を向上させるには、蛍光体の選択とプロセス設計も非常に重要です。