Жарық диодты индикатортөртінші буын жарық көзі немесе жасыл жарық көзі ретінде белгілі. Ол энергияны үнемдеу, қоршаған ортаны қорғау, ұзақ қызмет ету мерзімі және шағын көлемді сипаттамаларға ие. Ол индикация, дисплей, безендіру, артқы жарық, жалпы жарықтандыру және қалалық түнгі көрініс сияқты әртүрлі салаларда кеңінен қолданылады. Әртүрлі функцияларға сәйкес оны бес санатқа бөлуге болады: ақпараттық дисплей, сигнал шамы, көлік шамдары, СКД артқы жарығы және жалпы жарықтандыру.

ДәстүрліЖарықдиодты шамдаржеткіліксіз жарықтылық сияқты кемшіліктері бар, бұл жеткіліксіз енуге әкеледі. Қуатты жарықдиодты шамның артықшылығы жеткілікті жарықтығы мен ұзақ қызмет ету мерзімі бар, бірақ қуат диодты қаптама сияқты техникалық қиындықтарға ие. Мұнда қуатты жарықдиодты қаптаманың жарықты алу тиімділігіне әсер ететін факторлардың қысқаша талдауы берілген.

Жарық шығару тиімділігіне әсер ететін орау факторлары

1. Жылуды бөлу технологиясы

PN өткелінен тұратын жарық шығаратын диод үшін тікелей ток PN өткелінен шыққан кезде, PN өткелінде жылу шығыны болады. Бұл жылу желім, құмыра материалы, жылу қабылдағыш және т.б. арқылы ауаға таралады, бұл процесте материалдың әрбір бөлігінде жылу ағынын болдырмайтын жылу кедергісі, яғни жылу кедергісі болады. Жылу кедергісі құрылғының өлшемімен, құрылымымен және материалымен анықталатын тұрақты мән болып табылады.

Жарық диодтың жылу кедергісі rth (℃ / Вт) және жылуды тарату қуаты PD (W) болсын. Бұл кезде токтың термиялық жоғалуынан туындаған PN түйісу температурасы:

T(℃)=Rth&TIME; ПД

PN түйісу температурасы:

TJ=TA+Rth&TIME; ПД

Мұндағы TA – қоршаған орта температурасы. Түйісу температурасының жоғарылауы PN өткелінің жарық шығаратын рекомбинация ықтималдығын азайтады, ал жарық диодты жарықтылығы төмендейді. Сонымен қатар, жылуды жоғалтудан туындаған температура көтерілуінің жоғарылауына байланысты, жарық диоды жарықтығы токқа пропорционалды түрде артпайды, яғни ол термиялық қанықтылықты көрсетеді. Сонымен қатар, түйісу температурасының жоғарылауымен люминесценцияның ең жоғары толқын ұзындығы да ұзын толқын бағытына, шамамен 0,2-0,3 нм / ℃ ауытқиды. Көк чиппен қапталған YAG люминофорын араластыру арқылы алынған ақ жарық диоды үшін көк толқын ұзындығының дрейфі ақ жарық диодының жалпы жарқырау тиімділігін төмендету және ақ жарықтың түс температурасын өзгерту үшін фосфордың қоздыру толқын ұзындығымен сәйкессіздікті тудырады.

Қуат жарық диоды үшін қозғаушы ток әдетте жүздеген Ma-дан асады және PN өткелінің ағымдағы тығыздығы өте үлкен, сондықтан PN өткелінің температурасының жоғарылауы өте айқын. Буып-түю және қолдану үшін өнімнің жылу кедергісін азайту және PN түйісу арқылы пайда болатын жылуды мүмкіндігінше тезірек тарату әдісі өнімнің қанықтыру тогын жақсартуға және өнімнің жарық беру тиімділігін жақсартуға ғана емес, сонымен қатар өнімділікті жақсартуға мүмкіндік береді. өнімнің сенімділігі мен қызмет ету мерзімі. Өнімдердің жылу өткізгіштігін төмендету үшін, біріншіден, орауыш материалдарын таңдау ерекше маңызды, соның ішінде жылу қабылдағыш, желім және т.б. Әрбір материалдың жылу кедергісі төмен болуы керек, яғни жақсы жылу өткізгіштігі талап етіледі. . Екіншіден, құрылымдық дизайн ақылға қонымды болуы керек, материалдар арасындағы жылу өткізгіштік үздіксіз сәйкес болуы керек және материалдар арасындағы жылу өткізгіштік жақсы байланысты болуы керек, осылайша жылу өткізгіш арнадағы жылу диссипациясының тарылуына жол бермеу және жылуды таратуды қамтамасыз ету керек. ішкі және сыртқы қабат. Сонымен бірге, алдын ала жобаланған жылу тарату арнасына сәйкес жылуды уақытында бөлуді қамтамасыз ету қажет.

2. Толтырғышты таңдау

Сыну заңы бойынша жарық тығыз ортадан жарық сирек ортаға түскенде, түсетін бұрыш белгілі бір шамаға жеткенде, яғни критикалық бұрыштан үлкен немесе оған тең болғанда толық сәулелену пайда болады. GaN көк чипі үшін GaN материалының сыну көрсеткіші 2,3 құрайды. Кристаллдың ішінен ауаға жарық шығарғанда, сыну заңына сәйкес, критикалық бұрыш θ 0=sin-1(n2/n1)。.

Мұндағы N2 1-ге тең, яғни ауаның сыну көрсеткіші, ал N1 ​​- Ган сыну көрсеткіші, одан θ 0 критикалық бұрышы шамамен 25,8 градус болып есептеледі. Бұл жағдайда сәулеленуі мүмкін жалғыз жарық - түсу бұрышы ≤ 25,8 градус кеңістіктік қатты бұрыштағы жарық. Gan чипінің сыртқы кванттық тиімділігі шамамен 30% - 40% құрайды. Сондықтан чип кристалының ішкі жұтылуына байланысты кристалдан тыс шығарылатын жарықтың үлесі өте аз. Gan чипінің сыртқы кванттық тиімділігі шамамен 30% - 40% құрайды. Сол сияқты, чип шығаратын жарық орама материалы арқылы кеңістікке берілуі керек, сонымен қатар материалдың жарықты алу тиімділігіне әсері де ескерілуі керек.

Сондықтан, жарықдиодты өнім қаптамасының жарық алу тиімділігін жақсарту үшін N2 мәнін арттыру керек, яғни өнімнің сыни бұрышын жақсарту үшін орауыш материалдың сыну көрсеткішін арттыру керек, осылайша қаптаманы жақсарту керек. өнімнің жарық шығару тиімділігі. Бұл ретте орау материалдарының жарық сіңіруі аз болуы керек. Шығатын жарықтың үлесін жақсарту үшін қаптаманың пішіні жақсырақ доғалы немесе жарты шар тәрізді, сондықтан жарық орау материалынан ауаға шығарылғанда, ол интерфейске дерлік перпендикуляр болады, сондықтан толық шағылысу болмайды.

3. Рефлексияны өңдеу

Шағылыстыруды өңдеудің екі негізгі аспектісі бар: бірі - чиптің ішіндегі шағылыстыруды өңдеу, екіншісі - орау материалдарымен жарықтың шағылыстыруы. Ішкі және сыртқы шағылыстыруды өңдеу арқылы чиптен шығарылатын жарық ағынының коэффициентін жақсартуға, чиптің ішкі сіңіруін азайтуға және қуатты жарықдиодты өнімдердің жарық тиімділігін арттыруға болады. Қаптамаға келетін болсақ, қуат жарық диоды әдетте қуат чипін металл тірекке немесе шағылысу қуысы бар субстратқа жинайды. Қолдау түріндегі шағылысатын қуыс әдетте шағылысу әсерін жақсарту үшін гальванизацияны қолданады, ал негізгі пластинаның шағылысатын қуысы әдетте жылтыратуды қолданады. Мүмкін болса, гальваникалық өңдеу жүзеге асырылады, бірақ жоғарыда аталған екі өңдеу әдісіне қалып дәлдігі мен процесі әсер етеді, Өңделген шағылысу қуысы белгілі бір шағылыстыру әсеріне ие, бірақ ол идеалды емес. Қазіргі уақытта металл жабынының жылтырату дәлдігінің жеткіліксіздігі немесе тотығуы салдарынан Қытайда жасалған субстрат түріндегі шағылысатын қуыстың шағылысу әсері нашар, бұл түсіруден кейін көп жарықтың шағылысу аймағына сіңіп кетуіне және шағылысу аймағына шағылыспауына әкеледі. күтілетін мақсатқа сәйкес жарық шығаратын бет, бұл түпкілікті ораудан кейін төмен жарықты алу тиімділігіне әкеледі.

4. Фосфорды таңдау және жабу

Ақ қуатты жарық диоды үшін жарық тиімділігін арттыру фосфорды таңдауға және технологиялық өңдеуге байланысты. Көк чиптің фосфорды қоздыру тиімділігін арттыру үшін, біріншіден, люминофорды таңдау орынды болуы керек, оның ішінде қоздыру толқын ұзындығы, бөлшектердің өлшемі, қозу тиімділігі және т.б., оларды жан-жақты бағалау және барлық өнімділікті ескеру қажет. Екіншіден, фосфор жабыны біркелкі болуы керек, жақсырақ жарық шығаратын чиптің әрбір жарық шығаратын бетіндегі жабысқақ қабаттың қалыңдығы біркелкі емес қалыңдықтан жергілікті жарықтың шығуын болдырмайтындай етіп біркелкі болуы керек, бірақ сонымен қатар жарық нүктесінің сапасын жақсартады.

шолу:

Жақсы жылуды диссипациялау дизайны қуатты жарықдиодты өнімдердің жарық тиімділігін арттыруда маңызды рөл атқарады, сонымен қатар бұл өнімнің қызмет ету мерзімі мен сенімділігін қамтамасыз етудің алғышарттары болып табылады. Мұнда жақсы жобаланған жарық шығару арнасы құрылымдық дизайнға, материалды таңдауға және шағылысатын қуысты және толтырғыш желімді өңдеуге бағытталған, бұл қуат диодының жарықты алу тиімділігін тиімді жақсарта алады. Билік үшінақ жарық диоды, фосфорды таңдау және технологиялық дизайн дақ пен жарық тиімділігін арттыру үшін өте маңызды.