Бела светлост ЛЕД дуговечност, висока снага и технологија ниске потрошње енергије
У прошлости, да би остварила пуну добит од снопа, индустрија је развила велику величину и покушала да постигне жељени циљ овом методом, али у ствари, када примењена снага беле ЛЕД диоде настави да прелази 1В, сноп ће се смањити, а светлосна ефикасност ће бити релативно смањена за 20 ~ 30 процената. Другим речима, ако је осветљеност белих ЛЕД диода неколико пута већа од оне код традиционалних ЛЕД диода и карактеристике потрошње енергије треба да надмаше оне код флуоресцентних сијалица, следећа четири главна проблема морају се прво превазићи: а. сузбијање пораста температуре; б. обезбеђивање радног века; ц. побољшање светлосне ефикасности д. Изједначавање светлосних својстава.
Специфичан метод за проблем пораста температуре је смањење топлотне импедансе пакета; специфичан метод за одржавање животног века ЛЕД-а је побољшање облика чипа и коришћење малог чипа; специфичан метод за побољшање светлосне ефикасности ЛЕД-а је побољшање структуре чипа и коришћење малог чипа; што се тиче уједначених светлосних карактеристика Специфична метода је побољшање методе паковања ЛЕД. Генерално се верује да се очекује да ће беле ЛЕД диоде усвојити горе наведене мере у 2005-2006.
Развој Јингвеи-а за повећање снаге ће узроковати да топлотна импеданса пакета нагло падне испод 10К/В. Стога су стране компаније развиле беле ЛЕД диоде отпорне на високе температуре како би покушале да побољшају горе наведене проблеме. Међутим, стварна калоријска вредност је десетине пута већа од оне код ЛЕД диода мале снаге. Горе наведено и пораст температуре ће такође у великој мери смањити светлосну ефикасност. Чак и ако технологија паковања дозвољава високу топлоту, температура везивања ЛЕД чипа може премашити дозвољену вредност. Коначно, индустрија је коначно схватила да је решавање проблема дисипације топлоте амбалаже основно решење.
Што се тиче животног века ЛЕД диода, на пример, употреба силицијумских заптивних материјала и керамичких материјала за паковање може повећати век трајања ЛЕД диода за 10 процената, посебно светлосни спектар белих ЛЕД диода садржи светлост кратких таласа са таласним дужинама испод 450 нм, традиционални епоксид заптивни материјали од смоле. Веома је лако оштетити светлост краткоталасне дужине. Велика количина светлости белих ЛЕД диода велике снаге убрзава пропадање заптивних материјала. Према резултатима тестова у индустрији, осветљеност белих ЛЕД диода велике снаге смањена је за више од половине за мање од 10,000 сати непрекидног осветљења, што не може да задовољи извор светлости. Основни захтеви за дуг живот.
Што се тиче светлосне ефикасности ЛЕД диода, побољшање структуре чипа и структуре паковања може достићи исти ниво као и беле ЛЕД диоде мале снаге. Главни разлог је тај што када се густина струје повећа за више од 2 пута, не само да је тешко извући светлост из великих чипова, већ ће то довести до светлосне ефикасности. Није тако добро као дилема белих ЛЕД диода мале снаге. Ако се побољша структура електроде чипа, горе поменути проблем екстракције светлости теоретски може бити решен.
Што се тиче уједначености светлосних карактеристика, генерално се верује да све док се побољша униформност концентрације фосфорног материјала беле ЛЕД диоде, технологија производње фосфора треба да буде у стању да превазиђе горе наведене проблеме.
Као што је горе поменуто, уз повећање примењене снаге, потребно је покушати смањити топлотну импедансу и побољшати проблем дисипације топлоте. Конкретни садржаји су:
①Смањите топлотни отпор од чипа до паковања
②Смањите топлотну импедансу од паковања до штампаног кола
③Побољшајте глаткоћу одвођења топлоте чипа
Да би смањили топлотну импедансу, многи страни произвођачи ЛЕД диода постављају ЛЕД чипове на површину хладњака од бакра и керамичких материјала, а затим користе методе лемљења за повезивање жица за расипање топлоте на штампаној плочи са употребом вентилатора за хлађење. На расхладним ребрима са принудним ваздушним хлађењем, према експерименталним резултатима ОСРАМ Опто Семицондуцторс Гмб у Немачкој, топлотна импеданса од ЛЕД чипа до лемног споја горе наведене структуре може се смањити за 9К/В, што је око 1/ 6 традиционалне ЛЕД диоде, а упакована ЛЕД диода користи 2В Када је снага висока, температура везивања ЛЕД чипа је 18К виша од температуре лемног споја. Чак и ако температура штампане плоче порасте на 500Ц, температура везивања је највише око 700Ц. Насупрот томе, када се топлотна импеданса смањи, температура везивања ЛЕД чипа ће бити виша. Под утицајем температуре штампане плоче, потребно је покушати смањити температуру ЛЕД чипа, другим речима, смањењем топлотног отпора од ЛЕД чипа до лемног споја, што може ефикасно смањити терет хлађења ЛЕД чип. Супротно томе, чак и ако бела ЛЕД диода има структуру која потискује топлотни отпор, ако се топлота не може пренети од пакета до штампане плоче, светлосна ефикасност ЛЕД диода ће нагло пасти као резултат повећања температуре ЛЕД. Компанија инкапсулира квадратни плави ЛЕД од 1 мм на керамичкој подлози у облику флип чипа, а затим налепи керамичку подлогу на површину бакарне штампане плоче. Према Панасониц-у, топлотна импеданса целог модула укључујући штампану плочу је око 15К/В. О томе.
Пошто адхезија између ребра за расипање топлоте и штампане плоче директно утиче на ефекат топлотне проводљивости, дизајн штампане плоче постаје веома компликован. С обзиром на ово, произвођачи опреме за осветљење и ЛЕД амбалаже као што су Луми у Сједињеним Државама и ЦИТИЗЕН у Јапану су сукцесивно развијали ЛЕД диоде велике снаге. Користећи једноставну технологију одвођења топлоте, бели ЛЕД пакет који је ЦИТИЗЕН почео да узоркује 2004. године може директно да испусти топлоту ребара за расипање топлоте дебљине од око 2~3мм ка споља без посебне технологије везивања. Према компанији, иако је везивање ЛЕД чипова, топлотна импеданса од 30К/В од тачке до ребра за хлађење већа од 9К/В ОСРАМ-а, а собна температура ће повећати топлотну импедансу за око 1В у нормалном режиму. окружење, али чак и ако традиционална штампана плоча нема вентилатор за принудно хлађење ваздуха, бело светло се такође може користити за непрекидно осветљење.
ЛЕД чип велике снаге који је Лумиледс почео да узоркује 2005. године има вишу температуру везивања од плус 1850Ц, што је 600Ц више него код производа других компанија на истом нивоу. Када се користи традиционални пакет штампаних плоча РФ4, температура околине се може унети у опсегу од 400Ц што је еквивалентно струји снаге 1,5В (око 400мА).
Као што је горе поменуто, Лумиледс и ЦИТИЗЕН су усвојили да повећају дозвољену температуру споја, док је ОСРАМ из Немачке поставио ЛЕД чип на површину пера за расипање топлоте како би постигао рекорд ултра ниске топлотне импедансе од 9К/В, што је већа од топлотне импедансе ОСРАМ-овог претходног развоја сличних производа. 40 посто смањење. Вреди напоменути да је ЛЕД модул упакован користећи исти метод флип чипа као и традиционална метода, али када је ЛЕД модул везан за термално перо, слој који емитује светлост најближи ЛЕД чипу се бира као површина за везивање, тако да се светлост емитује. Топлота слоја се може распршити провођењем на најкраћем растојању.
2003. године, Тосхиба Лигхтинг Цо., Лтд. је једном поставила белу ЛЕД диоду са светлосном ефикасношћу од 60лм/В ниске топлотне импедансе на површину алуминијумске легуре површине 400мм квадратних, без посебних компоненти за расипање топлоте као што су вентилатори за хлађење, и покушао да направи ЛЕД модул са снопом од 300лм. Пошто Тосхиба Лигхтинг Цо., Лтд. има богато искуство у пробној производњи, компанија је рекла да се због напретка технологије симулационе анализе, беле ЛЕД диоде које прелазе 60лм/В након 2006. могу лако користити, топлотна проводљивост оквира може бити побољшана, или опрема за осветљење може бити пројектована са принудним ваздушним хлађењем помоћу вентилатора за хлађење. Структура модула која не захтева посебну технологију хлађења може користити и беле ЛЕД диоде.
Што се тиче дуговечности ЛЕД диода, тренутне контрамере које предузимају произвођачи ЛЕД диода су да промене заптивни материјал и истовремено распрше флуоресцентни материјал у заптивном материјалу, посебно силиконски заптивни материјал је бољи од заптивног материјала од епоксидне смоле изнад традиционалног плави и скоро ултраљубичасти ЛЕД чипови. Ефикасније је сузбити брзину пропадања материјала и смањење пропусности светлости.
Пошто је проценат епоксидне смоле која апсорбује светлост таласне дужине од 400 ~ 450 нм чак 45 процената, силиконски заптивни материјал је мањи од 1 проценат, а време за преполовљење светлине епоксидне смоле је мање од 10,{{ 5}} сати, а силиконски заптивни материјал се може продужити на око 40,000 сати, што је скоро исто као и животни век опреме за осветљење, што значи да беле ЛЕД диоде не морају да се замене током употребе опреме за осветљење. Међутим, силиконска смола је високо еластичан и мекан материјал, а током обраде мора се користити технологија производње која не гребе површину силиконске смоле. Поред тога, силиконска смола се лако везује за прашину током процеса. Због тога је неопходно развити технологије које могу побољшати карактеристике површине у будућности.
Иако силиконски заптивни материјал може да обезбеди радни век ЛЕД диода од 40,000 сати, индустрија опреме за осветљење има различите погледе. Главна дебата је да се радни век традиционалних сијалица са жарном нити и флуоресцентних сијалица дефинише као „осветљеност смањена на 30 процената или мање“. Ако је време преполовљења ЛЕД диода 40,000 сати, ако је осветљеност смањена на мање од 30 процената, преостало је само око 20,000 сати. Тренутно постоје две контрамере за продужење радног века компоненти, а то су:
1. Сузбијање укупног пораста температуре белих ЛЕД диода;
2. Престаните да користите инкапсулацију смоле.
Опште се верује да ако се горе наведене две мере продужења животног века темељно примене, може се постићи захтев од 30 процената осветљености за 40,000 сати. Да би се сузбио пораст температуре белих ЛЕД диода, може се користити метод хлађења штампане плоче ЛЕД амбалаже. Главни разлог је што ће се смола за паковање брзо покварити под високим температурама и јаким зрачењем светлости. Према Аррхениусовом закону, живот ће се продужити за 2 пута ако се температура смањи за 100Ц.
Заустављање употребе инкапсулације смоле може у потпуности елиминисати фактор погоршања, јер се светлост коју генерише ЛЕД рефлектује у смоли за инкапсулацију. Ако користите рефлектор од смоле који може да промени смер светлости на страни чипа, рефлектор ће апсорбовати светлост, тако да ће количина светлости бити оштра. Ово је главни разлог зашто произвођачи ЛЕД диода доследно користе керамичке и металне материјале за паковање.
Постоје два начина да се побољша светлосна ефикасност белих ЛЕД чипова. Један је да користите велики ЛЕД чип са површином која је 10 пута већа од површине малог чипа (око 1 мм2); Један модул. Иако велики ЛЕД чип може да добије велики сноп, повећање површине чипа ће имати недостатке, као што су неједнака електрична граница слоја који емитује светлост у чипу, ограничени делови који емитују светлост и озбиљно слабљење светлости која се ствара унутар чипа када се зраче напоље. Као одговор на горе наведене проблеме, произвођачи ЛЕД-а су постигли светлосну ефикасност од 50лм/В побољшањем структуре електроде, усвајањем методе флип чип паковања и интеграцијом вештина обраде површине чипа.
Што се тиче електричне једнакости читавог чипа, од појаве чешљастих и мрежастих (мрежастих) електрода п-типа пре две-три године, број произвођача који користе ову методу је наставио да расте, а електроде су такође развијајући се у правцу оптимизације.
Што се тиче методе паковања флип цхип-а, пошто је слој који емитује светлост близу краја паковања, лако је емитовати топлоту, а светлост из слоја који емитује светлост се зрачи ка споља без проблема да буде заштићена електродама. Стога су амерички Лумиледс и Јапан Тоиода Госеи званично усвојили методу флип цхип паковања. У 2005. Матсусхита Елецтриц, Матсусхита Елецтриц Воркс и Тосхиба, који су започели масовну производњу великих ЛЕД диода, такође су следили овај пример. Ницхиа, која је у прошлости користила амбалажу за спајање жице, и ЛЕД диоде од 50лм/В које су специфичне за купца објављене 2004. године, такође су користиле флип цхип паковање.
Што се тиче површинске обраде чипа, може спречити да се светлост рефлектује од унутрашњости чипа ка спољашњој страни чипа да се рефлектује на интерфејсу. Према јапанском произвођачу ЛЕД диода, када се преокрене паковање чипа, ако је конкавно-конвексна структура постављена на сафирну подлогу на делу за екстракцију светлости, неће доћи до екстракције спољашњег дела чипа. Ширина се може повећати за 30 процената.
