Kako igrati večjo vlogo svetlobnega vira LED na področju razsvetljave

Svetlobna učinkovitost ali energetska učinkovitost polprevodniške razsvetljave je pomemben pokazatelj učinka varčevanja z energijo. Trenutno lahko stopnja industrializacije svetlobne učinkovitosti naprav LED doseže 120 ~ 140 lm/W, skupna energetska učinkovitost svetilk pa je lahko večja od 100 lm/W. To še vedno ni visoko in učinek varčevanja z energijo ni očiten, kar je daleč od teoretične vrednosti svetlobnega izkoristka polprevodniške naprave 250 lm/W. Da bi resnično dosegli visoko svetlobno učinkovitost, moramo rešiti ustrezne tehnične težave z vseh vidikov industrijske verige, predvsem za izboljšanje notranje kvantne učinkovitosti, zunanje kvantne učinkovitosti, svetlobne učinkovitosti embalaže in učinkovitosti svetilk. Ta dokument bo obravnaval tehnične težave, ki jih je treba rešiti v razširitvi, čipu, embalaži, svetilki in drugih vidikih.

1. Izboljšajte notranjo kvantno učinkovitost in zunanjo kvantno učinkovitost

Naslednji ukrepi so v glavnem sprejeti za izboljšanje notranje kvantne učinkovitosti in zunanje kvantne učinkovitosti.

(1) Hrapavljenje površine podlage in nepolarna podlaga

GaN se goji na substratu z nanometrskim vzorcem, "orientiranem" substratu z vzorcem ali nepolarnem in polpolarnem substratu, da se zmanjša gostota dislokacij in napak ter vpliv polarnega polja in izboljša notranja kvantna učinkovitost [1].

(2) Splošni homogeni substrat

GaN se goji na substratu iz safirja Al2O3 s HVPE (hidridna tekočefazna epitaksija) kot mešani homogeni substrat GaN/Al2O3. Na tej podlagi se GaN goji epitaksialno, kar lahko močno zmanjša nizko gostoto dislokacij na 106 - 107cm-2 in močno izboljša notranjo kvantno učinkovitost. Univerze Riya, Cree in Peking so v procesu raziskav in razvoja [2].

(3) Izboljšana struktura kvantne vrtine

Nadzorujte način spreminjanja in količino komponente In, optimizirajte strukturo kvantne vrtine, izboljšajte verjetnost prekrivanja elektronov in lukenj, povečajte verjetnost rekombinacije sevanja in prilagodite transport neravnovesnih nosilcev, da izboljšate notranjo kvantno učinkovitost.

(4) Čip z novo strukturo

Nova struktura zahteva, da šest strani čipa oddaja svetlobo, nove tehnologije pa se uporabljajo na vmesniku čipa za izvajanje različnih metod hrapavosti površine, zmanjšanje verjetnosti odboja fotonov na vmesniku čipa in povečanje površinske prepustnosti za izboljšanje zunanjega kvantnega učinkovitost čipa.

2. Izboljšajte učinkovitost izhodne svetlobe paketa in zmanjšajte temperaturo spoja

(1) Učinkovitost in tehnologija nanosa fosforja

Učinkovitost svetlobnega vzbujanja fosforja trenutno ni visoka, rumeni prah lahko doseže približno 70 odstotkov, učinkovitost rdečega in zelenega prahu pa je nizka, kar je treba še izboljšati. Poleg tega je zelo pomemben postopek nanašanja fosforja. Poroča se, da je učinkovitost vzbujanja visoka, ko je 60 μm fosfor enakomerno prevlečen na površini čipa.

(2) Embalaža COB

Trenutno svetlobni vir polprevodniške razsvetljave sprejema različne oblike embalaže COB. Nujno je treba izboljšati svetlobno učinkovitost embalaže COB. Poroča se, da lahko druga generacija (nekateri imenovana tretja generacija) embalaže COB matrične strukture doseže svetlobni izkoristek več kot 120 lm/W. Če se za popoln odboj uporabita preklopni čip in heksaeder, lahko svetlobni učinek doseže več kot 160 lm/W.

(3) Zmanjšajte temperaturo spoja

Ko je temperatura spoja 25 stopinj, je količina svetlobe nastavljena na 100 odstotkov. Ko se temperatura spoja dvigne na 60 stopinj, je količina svetlobe le 90 odstotkov, ko se dvigne na 140 stopinj, je količina svetlobe samo 70 odstotkov. Zato je treba med pakiranjem povečati ukrepe za odvajanje toplote, da se ohrani nižja temperatura spoja in večja svetlobna učinkovitost.

3. Izboljšajte svetlobno učinkovitost svetilk

Učinkovitost različnih LED sijalk se zelo razlikuje. Na splošno je učinkovitost LED sijalk več kot 80-odstotna, nekatere od njih pa lahko tudi več kot 90-odstotna. Glede na značilnosti svetlobnega vira LED in različne priložnosti uporabe je treba izboljšati sekundarno optično zasnovo svetilk, upoštevati pa je treba tudi odvajanje toplote in bleščanje svetilk, da bi izboljšali učinkovitost odvajanja svetlobe LED svetilk.