LED, ज्याला चौथ्या पिढीचा प्रकाश स्रोत किंवा हिरवा प्रकाश स्त्रोत म्हणून देखील ओळखले जाते, त्यात ऊर्जा बचत, पर्यावरण संरक्षण, दीर्घ आयुष्य आणि लहान आकाराची वैशिष्ट्ये आहेत. इंडिकेशन, डिस्प्ले, डेकोरेशन, बॅकलाइट, सामान्य प्रकाशयोजना आणि शहरी रात्रीची दृश्ये यासारख्या विविध क्षेत्रात याचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो. विविध वापर फंक्शन्सनुसार, ते पाच श्रेणींमध्ये विभागले जाऊ शकते: माहिती प्रदर्शन, सिग्नल दिवे, ऑटोमोटिव्ह लाइटिंग फिक्स्चर, एलसीडी स्क्रीन बॅकलाइट आणि सामान्य प्रकाश.
पारंपारिक एलईडी दिवे अपर्याप्त ब्राइटनेस सारख्या कमतरता आहेत, ज्यामुळे अपुरी लोकप्रियता होते. पॉवर टाईप एलईडी लाइट्समध्ये उच्च ब्राइटनेस आणि दीर्घ सेवा आयुष्य असे फायदे आहेत, परंतु त्यांना पॅकेजिंगसारख्या तांत्रिक अडचणी आहेत. खाली पॉवर प्रकार LED पॅकेजिंगच्या प्रकाश कापणीच्या कार्यक्षमतेवर परिणाम करणाऱ्या घटकांचे संक्षिप्त विश्लेषण दिले आहे.

1. उष्णता नष्ट करण्याचे तंत्रज्ञान
PN जंक्शनने बनलेल्या प्रकाश-उत्सर्जक डायोडसाठी, जेव्हा PN जंक्शनमधून फॉरवर्ड करंट वाहतो तेव्हा PN जंक्शनला उष्णता कमी होते. ही उष्णता चिकट, एन्कॅप्स्युलेशन मटेरियल, हीट सिंक इत्यादींद्वारे हवेत विकिरण केली जाते. या प्रक्रियेदरम्यान, सामग्रीच्या प्रत्येक भागामध्ये थर्मल प्रतिबाधा असतो ज्यामुळे उष्णता प्रवाह रोखतो, ज्याला थर्मल रेझिस्टन्स म्हणतात. थर्मल रेझिस्टन्स हे उपकरणाच्या आकार, रचना आणि सामग्रीद्वारे निर्धारित केलेले निश्चित मूल्य आहे.
प्रकाश-उत्सर्जक डायोडचा थर्मल रेझिस्टन्स Rth (℃/W) आहे आणि उष्णता पसरवण्याची शक्ती PD (W) आहे असे गृहीत धरल्यास, विद्युतप्रवाहाच्या उष्णतेच्या नुकसानीमुळे PN जंक्शनचे तापमान वाढ होते:
T (℃)=Rth&TIME; पीडी
पीएन जंक्शन तापमान आहे:
TJ=TA+Rth× पीडी
त्यापैकी, TA हे सभोवतालचे तापमान आहे. जंक्शन तापमानात वाढ झाल्यामुळे, पीएन जंक्शन ल्युमिनेसेन्स रीकॉम्बिनेशनची संभाव्यता कमी होते, परिणामी प्रकाश-उत्सर्जक डायोडची चमक कमी होते. दरम्यान, उष्णतेच्या नुकसानामुळे तापमानात वाढ झाल्यामुळे, प्रकाश-उत्सर्जक डायोडची चमक यापुढे विद्युत् प्रवाहाच्या प्रमाणात वाढणार नाही, जे थर्मल संपृक्ततेची घटना दर्शवते. याव्यतिरिक्त, जंक्शन तापमान वाढल्याने, उत्सर्जित प्रकाशाची शिखर तरंगलांबी देखील लांब तरंगलांबी, सुमारे 0.2-0.3 nm/℃ कडे सरकते. निळ्या प्रकाश चिप्ससह YAG फ्लोरोसेंट पावडर मिक्स करून मिळवलेल्या पांढऱ्या LEDs साठी, निळ्या प्रकाशाच्या तरंगलांबीच्या प्रवाहामुळे फ्लोरोसेंट पावडरच्या उत्तेजित तरंगलांबीशी जुळत नाही, ज्यामुळे पांढऱ्या LEDs ची संपूर्ण चमकदार कार्यक्षमता कमी होईल आणि पांढऱ्या प्रकाशाच्या रंगात बदल होईल. तापमान
पॉवर लाइट-उत्सर्जक डायोडसाठी, ड्रायव्हिंग करंट साधारणपणे कित्येक शंभर मिलीअँप किंवा त्याहून अधिक असतो आणि पीएन जंक्शनची वर्तमान घनता खूप जास्त असते, त्यामुळे पीएन जंक्शनचे तापमान वाढ खूप लक्षणीय असते. पॅकेजिंग आणि ऍप्लिकेशन्ससाठी, उत्पादनाचा थर्मल रेझिस्टन्स कसा कमी करायचा जेणेकरून पीएन जंक्शनद्वारे निर्माण होणारी उष्णता शक्य तितक्या लवकर विसर्जित केली जाऊ शकते, यामुळे केवळ उत्पादनाची संपृक्तता चालू आणि चमकदार कार्यक्षमता सुधारू शकत नाही, परंतु विश्वासार्हता देखील वाढू शकते. उत्पादनाचे आयुष्य. उत्पादनाचा थर्मल प्रतिरोध कमी करण्यासाठी, पॅकेजिंग सामग्रीची निवड विशेषतः महत्वाची आहे, ज्यामध्ये उष्णता सिंक, चिकटवता इत्यादींचा समावेश आहे. प्रत्येक सामग्रीचा थर्मल प्रतिरोध कमी असावा, ज्यासाठी चांगली थर्मल चालकता आवश्यक आहे. दुसरे म्हणजे, औष्णिक वाहिन्यांमधील उष्णतेचा अपव्यय होण्यातील अडथळे टाळण्यासाठी आणि आतील ते बाहेरील थरांपर्यंत उष्णतेचा अपव्यय सुनिश्चित करण्यासाठी सामग्रीमधील थर्मल चालकता आणि सामग्रीमधील चांगल्या थर्मल कनेक्शनच्या सतत जुळणीसह संरचनात्मक रचना वाजवी असावी. त्याच वेळी, प्रक्रियेतून हे सुनिश्चित करणे आवश्यक आहे की पूर्व डिझाइन केलेल्या उष्णता विघटन वाहिन्यांनुसार वेळेवर उष्णता नष्ट होते.

2. भरणे चिकटवण्याची निवड
अपवर्तनाच्या नियमानुसार, जेव्हा प्रकाश हा घन माध्यमापासून विरळ माध्यमापर्यंत घटना असतो, तेव्हा पूर्ण उत्सर्जन होते जेव्हा घटना कोन विशिष्ट मूल्यापर्यंत पोहोचतो, म्हणजेच गंभीर कोनापेक्षा मोठा किंवा समान असतो. GaN ब्लू चिप्ससाठी, GaN सामग्रीचा अपवर्तक निर्देशांक 2.3 आहे. जेव्हा क्रिस्टलच्या आतून हवेच्या दिशेने प्रकाश उत्सर्जित केला जातो, तेव्हा अपवर्तनाच्या नियमानुसार, गंभीर कोन θ 0=sin-1 (n2/n1).
त्यापैकी, n2 हा 1 च्या बरोबरीचा आहे, जो हवेचा अपवर्तक निर्देशांक आहे आणि n1 हा GaN चा अपवर्तक निर्देशांक आहे. म्हणून, गंभीर कोन θ 0 ची गणना सुमारे 25.8 अंश आहे. या स्थितीत, ≤ 25.8 अंशाच्या अवकाशीय घन कोनात फक्त प्रकाश सोडला जाऊ शकतो. अहवालानुसार, GaN चिप्सची बाह्य क्वांटम कार्यक्षमता सध्या सुमारे 30% -40% आहे. म्हणून, चिप क्रिस्टलच्या अंतर्गत शोषणामुळे, क्रिस्टलच्या बाहेर उत्सर्जित होऊ शकणाऱ्या प्रकाशाचे प्रमाण खूपच कमी आहे. अहवालानुसार, GaN चिप्सची बाह्य क्वांटम कार्यक्षमता सध्या सुमारे 30% -40% आहे. त्याचप्रमाणे, चिपद्वारे उत्सर्जित होणारा प्रकाश पॅकेजिंग सामग्रीमधून जाणे आणि अंतराळात प्रसारित करणे आवश्यक आहे आणि प्रकाश कापणीच्या कार्यक्षमतेवर सामग्रीचा प्रभाव देखील विचारात घेणे आवश्यक आहे.
म्हणून, एलईडी उत्पादनाच्या पॅकेजिंगची प्रकाश कापणीची कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी, n2 चे मूल्य वाढवणे आवश्यक आहे, म्हणजेच पॅकेजिंग सामग्रीचा अपवर्तक निर्देशांक वाढवणे, उत्पादनाचा गंभीर कोन वाढवणे आणि अशा प्रकारे उत्पादनाची पॅकेजिंग चमकदार कार्यक्षमता सुधारणे. त्याच वेळी, एन्केप्सुलेशन सामग्रीमध्ये प्रकाशाचे कमी शोषण असावे. उत्सर्जित प्रकाशाचे प्रमाण वाढविण्यासाठी, पॅकेजिंगसाठी कमानदार किंवा गोलार्ध आकार असणे चांगले आहे. अशा प्रकारे, जेव्हा पॅकेजिंग मटेरियलमधून हवेत प्रकाश उत्सर्जित केला जातो, तेव्हा तो इंटरफेसला जवळजवळ लंब असतो आणि यापुढे संपूर्ण प्रतिबिंब पडत नाही.

3. परावर्तन प्रक्रिया
रिफ्लेक्शन ट्रीटमेंटचे दोन मुख्य पैलू आहेत: एक म्हणजे चिपच्या आतील रिफ्लेक्शन ट्रिटमेंट आणि दुसरे म्हणजे पॅकेजिंग मटेरियलद्वारे प्रकाशाचे परावर्तन. अंतर्गत आणि बाह्य दोन्ही प्रतिबिंब उपचारांद्वारे, चिपच्या आतून उत्सर्जित होणाऱ्या प्रकाशाचे प्रमाण वाढवले ​​जाते, चिपच्या आत शोषण कमी केले जाते आणि पॉवर LED उत्पादनांची चमकदार कार्यक्षमता सुधारली जाते. पॅकेजिंगच्या बाबतीत, पॉवर प्रकार LEDs सामान्यत: पॉवर प्रकारच्या चिप्स मेटल ब्रॅकेटवर किंवा परावर्तक पोकळी असलेल्या सब्सट्रेट्सवर एकत्र करतात. कंस प्रकारातील परावर्तित पोकळी सामान्यत: प्रतिबिंब प्रभाव सुधारण्यासाठी प्लेट केली जाते, तर सब्सट्रेट प्रकार रिफ्लेक्टिव्ह पोकळी सहसा पॉलिश केली जाते आणि परिस्थिती परवानगी असल्यास इलेक्ट्रोप्लेटिंग उपचार घेतात. तथापि, वरील दोन उपचार पद्धती मोल्ड अचूकता आणि प्रक्रियेमुळे प्रभावित होतात आणि प्रक्रिया केलेल्या परावर्तित पोकळीमध्ये विशिष्ट प्रतिबिंब प्रभाव असतो, परंतु तो आदर्श नाही. सध्या, चीनमध्ये सब्सट्रेट प्रकारच्या रिफ्लेक्टिव्ह पोकळींच्या उत्पादनात, पॉलिशिंगची अपुरी अचूकता किंवा मेटल कोटिंग्जच्या ऑक्सिडेशनमुळे, परावर्तन प्रभाव खराब आहे. यामुळे परावर्तन क्षेत्रापर्यंत पोहोचल्यानंतर भरपूर प्रकाश शोषला जातो, जो अपेक्षेप्रमाणे प्रकाश उत्सर्जित करणाऱ्या पृष्ठभागावर परावर्तित होऊ शकत नाही, ज्यामुळे अंतिम पॅकेजिंगनंतर कमी प्रकाश कापणी कार्यक्षमता येते.

4. फ्लोरोसेंट पावडरची निवड आणि कोटिंग
व्हाईट पॉवर एलईडीसाठी, चमकदार कार्यक्षमतेत सुधारणा देखील फ्लोरोसेंट पावडरची निवड आणि प्रक्रिया उपचारांशी संबंधित आहे. ब्लू चिप्सच्या फ्लोरोसेंट पावडरच्या उत्तेजनाची कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी, फ्लोरोसेंट पावडरची निवड योग्य असली पाहिजे, ज्यामध्ये उत्तेजित तरंगलांबी, कण आकार, उत्तेजित कार्यक्षमता इत्यादींचा समावेश आहे आणि विविध कार्यक्षमतेच्या घटकांचा विचार करण्यासाठी सर्वसमावेशक मूल्यांकन केले पाहिजे. दुसरे म्हणजे, फ्लूरोसंट पावडरचे कोटिंग एकसमान असावे, शक्यतो चिपच्या प्रत्येक प्रकाश-उत्सर्जक पृष्ठभागावर चिकट थराच्या एकसमान जाडीसह, असमान जाडी टाळण्यासाठी ज्यामुळे स्थानिक प्रकाश उत्सर्जित होऊ शकत नाही, आणि ते देखील सुधारते. प्रकाश स्थानाची गुणवत्ता.

विहंगावलोकन:
चांगले उष्णता विघटन डिझाइन पॉवर LED उत्पादनांची चमकदार कार्यक्षमता सुधारण्यात महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते आणि उत्पादनाची आयुर्मान आणि विश्वासार्हता सुनिश्चित करण्यासाठी देखील एक पूर्व शर्त आहे. स्ट्रक्चरल डिझाईन, मटेरियल निवड आणि रिफ्लेक्टिव्ह पोकळी, फिलिंग ॲडेसिव्ह इत्यादी प्रक्रियांवर लक्ष केंद्रित करून सु-डिझाइन केलेले लाईट आउटपुट चॅनेल, पॉवर प्रकारच्या LEDs ची प्रकाश हार्वेस्टिंग कार्यक्षमता प्रभावीपणे सुधारू शकते. पॉवर प्रकार पांढऱ्या एलईडीसाठी, स्पॉट आकार आणि चमकदार कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी फ्लोरोसेंट पावडर आणि प्रक्रिया डिझाइनची निवड देखील महत्त्वपूर्ण आहे.