LEDは第4世代光源または緑色光源としても知られており、省エネ、環境保護、長寿命、小型という特徴を持っています。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。使用機能に応じて、情報表示、信号灯、自動車用照明器具、液晶画面バックライト、一般照明の5つのカテゴリに分類できます。
従来のLED照明は明るさが足りないなどの欠点があり、普及が進んでいませんでした。パワータイプのLED照明は高輝度、長寿命などの利点があるものの、パッケージングなどの技術的な困難があります。以下は、パワータイプ LED パッケージの集光効率に影響を与える要因の簡単な分析です。

1.放熱技術
PN 接合で構成される発光ダイオードの場合、PN 接合に順方向電流が流れると、PN 接合で熱損失が発生します。この熱は、接着剤、封止材、ヒートシンクなどを介して空気中に放射されます。このプロセス中、材料の各部分には、熱抵抗として知られる熱の流れを妨げる熱インピーダンスがあります。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。
発光ダイオードの熱抵抗をRth(℃/W)、放熱電力をPD(W)とすると、電流の熱損失によるPN接合の温度上昇は次のようになります。
Ｔ（℃）＝Ｒｔｈ・Ｔ（℃） PD
PN ジャンクション温度は次のとおりです。
ＴＪ＝ＴＡ＋Ｒｔｈ・PD
このうち、TAは周囲温度です。接合温度の上昇により、PN 接合発光再結合の確率が減少し、発光ダイオードの輝度が低下します。一方、熱損失による温度上昇により、発光ダイオードの輝度が電流に比例して増加し続けなくなり、熱飽和現象が発生します。さらに、ジャンクション温度が上昇すると、発光のピーク波長も約 0.2 ～ 0.3 nm/℃ と長波長側にシフトします。青色光チップでコーティングされたYAG蛍光粉末を混合して得られる白色LEDの場合、青色光の波長のドリフトにより蛍光粉末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、白色光の色の変化が発生します。温度。
パワー発光ダイオードの場合、一般に駆動電流は数百ミリアンペア以上であり、PN 接合の電流密度が非常に高いため、PN 接合の温度上昇は非常に大きくなります。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接合から発生する熱をできるだけ早く放散するかが、製品の飽和電流や発光効率の向上だけでなく、信頼性の向上や発光効率の向上にもつながります。製品の寿命。製品の熱抵抗を低減するには、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。各材料の熱抵抗は低くなければならず、そのためには良好な熱伝導率が必要です。第二に、構造設計は合理的であり、材料間の熱伝導率を継続的に一致させ、材料間の熱接続を良好にして、熱チャネルにおける熱放散のボトルネックを回避し、内層から外層への熱放散を確保する必要があります。同時に、プロセスから事前に設計された熱放散チャネルに従って適時に熱が放散されるようにする必要があります。

2. 充填接着剤の選定
屈折の法則によれば、光が密な媒体から疎な媒体に入射する場合、入射角が特定の値、つまり臨界角以上に達すると完全な発光が発生します。 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向かって放射されるとき、屈折の法則に従って、臨界角θ ０ ＝ｓｉｎ－１（ｎ２／ｎ１）となる。
このうち、n2は空気の屈折率である1に等しく、n1はGaNの屈折率である。したがって、臨界角θ ０ は約２５．８度と計算される。この場合、放射できる光は空間立体角 ≤ 25.8 度内の光だけです。レポートによると、GaN チップの外部量子効率は現在約 30% ～ 40% です。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。レポートによると、GaN チップの外部量子効率は現在約 30% ～ 40% です。同様に、チップから発せられた光はパッケージング材料を通過して空間に伝達される必要があり、光収集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製品パッケージの集光効率を向上させるには、製品の臨界角を大きくするためにn2の値を大きくする、つまりパッケージ材料の屈折率を大きくする必要があります。製品のパッケージ発光効率を向上させます。同時に、カプセル化材料は光の吸収が少ない必要があります。発光割合を高めるためには、パッケージの形状をアーチ状や半球状にするのが最適です。このようにして、光が包装材料から空気中に放射されるとき、光は界面に対してほぼ垂直になり、全反射を受けなくなります。

3. 反射処理
反射処理には主に 2 つの側面があります。1 つはチップ内部の反射処理、もう 1 つはパッケージ材料による光の反射です。内部反射処理と外部反射処理の両方により、チップ内部から放射される光の割合が増加し、チップ内部での吸収が減少し、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、パワータイプ LED は通常、反射キャビティを備えた金属ブラケットまたは基板上にパワータイプのチップを組み立てます。ブラケットタイプの反射キャビティは通常、反射効果を向上させるためにメッキされますが、基板タイプの反射キャビティは通常研磨され、条件が許せば電気メッキ処理を受ける場合があります。ただし、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、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、中国での基板型反射空洞の生産では、不十分な研磨精度や金属コーティングの酸化により、反射効果が不十分です。その結果、反射領域に到達した後に多くの光が吸収され、期待どおりに発光面に反射できず、最終パッケージング後の集光効率が低下します。

4. 蛍光粉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粉の選択やプロセス処理にも関係します。青色チップの蛍光粉末励起効率を向上させるためには、励起波長、粒子径、励起効率などを含めた適切な蛍光粉末の選択を行い、さまざまな性能要素を考慮して総合的に評価する必要があります。第二に、蛍光粉末のコーティングは均一である必要があり、できればチップの各発光面の接着層の厚さが均一である必要があります。これにより、局所的な光が放射できなくなる可能性がある不均一な厚さを回避し、また、発光効率を向上させることができます。光点の質。

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、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。構造設計、材料の選択、反射キャビティのプロセス処理、充填接着剤などに重点を置いて適切に設計された光出力チャネルは、パワータイプ LED の光収集効率を効果的に向上させることができます。パワータイプの白色LEDの場合、スポットサイズや発光効率を向上させるためには、蛍光体粉末の選択やプロセス設計も重要です。