LED, također poznat kao izvor rasvjete četvrte generacije ili izvor zelenog svjetla, ima karakteristike uštede energije, zaštite okoliša, dugog životnog vijeka i male veličine. Široko se koristi u raznim područjima kao što su indikacija, zaslon, dekoracija, pozadinsko osvjetljenje, opća rasvjeta i urbane noćne scene. Prema različitim funkcijama upotrebe, može se podijeliti u pet kategorija: informacijski zaslon, signalna svjetla, rasvjetna tijela za automobile, pozadinsko osvjetljenje LCD zaslona i opća rasvjeta.
Konvencionalna LED svjetla imaju nedostatke kao što je nedovoljna svjetlina, što dovodi do nedovoljne popularnosti. Power LED svjetla imaju prednosti kao što su visoka svjetlina i dug radni vijek, ali imaju tehničke poteškoće kao što je pakiranje. U nastavku je kratka analiza čimbenika koji utječu na učinkovitost skupljanja svjetla LED pakiranja za napajanje.

1. Tehnologija odvođenja topline
Za diode koje emitiraju svjetlost sastavljene od PN spojeva, kada struja teče kroz PN spoj, PN spoj doživljava gubitak topline. Ta se toplina zrači u zrak kroz ljepilo, materijale za kapsuliranje, hladnjake itd. Tijekom ovog procesa svaki dio materijala ima toplinsku impedanciju koja sprječava protok topline, poznatu kao toplinski otpor. Toplinski otpor je fiksna vrijednost određena veličinom, strukturom i materijalima uređaja.
Pod pretpostavkom da je toplinski otpor diode koja emitira svjetlost Rth (℃/W) i da je snaga rasipanja topline PD (W), porast temperature PN spoja uzrokovan gubitkom topline struje je:
T (℃)=Rth&TImes; PD
Temperatura PN spoja je:
TJ=TA+Rth&TImes; PD
Među njima, TA je temperatura okoline. Zbog porasta temperature spoja smanjuje se vjerojatnost rekombinacije luminescencije PN spoja, što rezultira smanjenjem svjetline diode koja emitira svjetlo. U međuvremenu, zbog porasta temperature uzrokovanog gubitkom topline, svjetlina svjetleće diode više neće rasti proporcionalno sa strujom, što ukazuje na fenomen toplinskog zasićenja. Osim toga, kako se temperatura spoja povećava, vršna valna duljina emitirane svjetlosti također će se pomaknuti prema dužim valnim duljinama, oko 0,2-0,3 nm/℃. Za bijele LED diode dobivene miješanjem YAG fluorescentnog praha obloženog čipovima plave svjetlosti, pomicanje valne duljine plave svjetlosti uzrokovat će neusklađenost s valnom duljinom pobude fluorescentnog praha, čime se smanjuje ukupna svjetlosna učinkovitost bijelih LED dioda i uzrokuje promjene u boji bijele svjetlosti temperatura.
Za snažne diode koje emitiraju svjetlo, pogonska struja je općenito nekoliko stotina miliampera ili više, a gustoća struje PN spoja je vrlo visoka, tako da je porast temperature PN spoja vrlo značajan. Za pakiranje i primjenu, kako smanjiti toplinski otpor proizvoda tako da se toplina koju stvara PN spoj može raspršiti što je prije moguće može ne samo poboljšati struju zasićenja i svjetlosnu učinkovitost proizvoda, već također povećati pouzdanost i vijek trajanja proizvoda. Kako bi se smanjila toplinska otpornost proizvoda, odabir materijala za pakiranje je osobito važan, uključujući hladnjake, ljepila itd. Toplinska otpornost svakog materijala treba biti niska, što zahtijeva dobru toplinsku vodljivost. Drugo, konstrukcijski dizajn treba biti razuman, s kontinuiranim usklađivanjem toplinske vodljivosti između materijala i dobrim toplinskim vezama između materijala kako bi se izbjegla uska grla odvođenja topline u toplinskim kanalima i osiguralo odvođenje topline od unutarnjih prema vanjskim slojevima. Istodobno, iz procesa je potrebno osigurati da se toplina pravodobno odvodi prema unaprijed projektiranim kanalima za odvod topline.

2. Odabir ljepila za ispunu
Prema zakonu o lomu svjetlosti, kada svjetlost pada iz gustog medija u rijetki medij, puna emisija nastaje kada upadni kut dosegne određenu vrijednost, to jest veću ili jednaku kritičnom kutu. Za GaN plave čipove, indeks loma GaN materijala je 2,3. Kada se svjetlost emitira iz unutrašnjosti kristala prema zraku, prema zakonu loma, kritični kut θ 0=sin-1 (n2/n1).
Među njima je n2 jednak 1, što je indeks loma zraka, a n1 je indeks loma GaN. Stoga je izračunato da je kritični kut θ 0 oko 25,8 stupnjeva. U ovom slučaju, jedina svjetlost koja se može emitirati je svjetlost unutar prostornog čvrstog kuta od ≤ 25,8 stupnjeva. Prema izvješćima, vanjska kvantna učinkovitost GaN čipova trenutno je oko 30% -40%. Stoga, zbog unutarnje apsorpcije kristala čipa, udio svjetlosti koji se može emitirati izvan kristala je vrlo malen. Prema izvješćima, vanjska kvantna učinkovitost GaN čipova trenutno je oko 30% -40%. Slično tome, svjetlost koju emitira čip mora proći kroz materijal za pakiranje i prenijeti se u svemir, a također je potrebno uzeti u obzir utjecaj materijala na učinkovitost skupljanja svjetlosti.
Stoga, kako bi se poboljšala učinkovitost prikupljanja svjetla pakiranja LED proizvoda, potrebno je povećati vrijednost n2, odnosno povećati indeks loma materijala za pakiranje, kako bi se povećao kritični kut proizvoda i time poboljšati svjetlosnu učinkovitost pakiranja proizvoda. U isto vrijeme, materijal za kapsuliranje trebao bi imati manju apsorpciju svjetlosti. Kako bi se povećao udio emitirane svjetlosti, najbolje je imati lučni ili polukuglasti oblik ambalaže. Na taj način, kada se svjetlost emitira iz materijala za pakiranje u zrak, ona je gotovo okomita na sučelje i više ne podliježe potpunoj refleksiji.

3. Obrada odraza
Dva su glavna aspekta tretmana refleksijom: jedan je tretman refleksijom unutar čipa, a drugi je refleksija svjetlosti od materijala za pakiranje. Tretmanom unutarnje i vanjske refleksije povećava se udio svjetlosti koja se emitira iz unutrašnjosti čipa, smanjuje se apsorpcija unutar čipa, a poboljšava se svjetlosna učinkovitost energetskih LED proizvoda. Što se tiče pakiranja, LED diode za napajanje obično sastavljaju čipove za napajanje na metalnim nosačima ili podlogama s reflektirajućim šupljinama. Reflektivna šupljina tipa nosača obično je presvučena radi poboljšanja efekta refleksije, dok je reflektirajuća šupljina tipa podloge obično polirana i može se podvrgnuti galvanizaciji ako to uvjeti dopuštaju. Međutim, na gornje dvije metode obrade utječu točnost kalupa i proces, a obrađena reflektirajuća šupljina ima određeni učinak refleksije, ali nije idealan. Trenutno, u proizvodnji reflektirajućih šupljina tipa supstrata u Kini, zbog nedovoljne točnosti poliranja ili oksidacije metalnih premaza, učinak refleksije je loš. To rezultira velikom količinom svjetlosti koja se apsorbira nakon što dođe do područja refleksije, koja se ne može reflektirati na površinu koja emitira svjetlost kako se očekuje, što dovodi do niske učinkovitosti prikupljanja svjetlosti nakon konačnog pakiranja.

4. Izbor i premazivanje fluorescentnog praha
Za bijeli power LED, poboljšanje svjetlosne učinkovitosti također je povezano s odabirom fluorescentnog praha i obradom procesa. Kako bi se poboljšala učinkovitost pobude fluorescentnog praha plavih žetona, odabir fluorescentnog praha trebao bi biti prikladan, uključujući valnu duljinu pobude, veličinu čestica, učinkovitost pobude itd., a trebalo bi provesti sveobuhvatnu procjenu kako bi se uzeli u obzir različiti čimbenici učinka. Drugo, premaz fluorescentnog praha trebao bi biti ujednačen, po mogućnosti s ujednačenom debljinom sloja ljepila na svakoj površini čipa koja emitira svjetlost, kako bi se izbjegla nejednaka debljina koja može uzrokovati nemogućnost emitiranja lokalnog svjetla, a također poboljšati kvaliteta svjetlosne točke.

Pregled:
Dobar dizajn disipacije topline igra značajnu ulogu u poboljšanju svjetlosne učinkovitosti energetskih LED proizvoda, a također je i preduvjet za osiguravanje vijeka trajanja i pouzdanosti proizvoda. Dobro dizajniran izlazni kanal svjetlosti, s fokusom na konstrukcijski dizajn, izbor materijala i procesnu obradu reflektirajućih šupljina, ljepila za punjenje itd., može učinkovito poboljšati učinkovitost skupljanja svjetlosti LED dioda snage. Za tip bijelog LED-a, odabir fluorescentnog praha i dizajn procesa također su ključni za poboljšanje veličine točke i svjetlosne učinkovitosti.