كيف تلعب دورًا أكبر لمصدر ضوء LED في مجال الإضاءة

تعد الكفاءة المضيئة ، أو كفاءة الطاقة ، لإضاءة أشباه الموصلات مؤشرًا مهمًا لتأثير توفير الطاقة. في الوقت الحاضر ، يمكن أن يصل مستوى تصنيع كفاءة الضوء لأجهزة LED إلى 120 ~ 140lm / W ، ويمكن أن تكون الكفاءة الإجمالية للطاقة لمصابيح الإضاءة أكبر من 100lm / W. هذا لا يزال غير مرتفع ، وتأثير توفير الطاقة ليس واضحًا ، وهو بعيد كل البعد عن القيمة النظرية لكفاءة الإضاءة لجهاز أشباه الموصلات البالغة 250lm / W. لتحقيق كفاءة الإضاءة العالية حقًا ، نحتاج إلى حل المشكلات الفنية ذات الصلة من جميع جوانب السلسلة الصناعية ، وذلك لتحسين كفاءة الكم الداخلية ، وكفاءة الكم الخارجية ، وكفاءة التعبئة والتغليف الخفيفة وكفاءة المصباح. ستناقش هذه الورقة المشكلات الفنية التي يتعين حلها في التمديد والرقاقة والتعبئة والمصباح والجوانب الأخرى.

1. تحسين كفاءة الكم الداخلية وكفاءة الكم الخارجية

يتم اتخاذ التدابير التالية بشكل أساسي لتحسين كفاءة الكم الداخلية وكفاءة الكم الخارجية.

(1) تخشين سطح الركيزة والركيزة غير القطبية

يزرع GaN على ركيزة منقوشة بمقياس نانوي ، ركيزة منقوشة "موجهة" أو ركيزة غير قطبية وشبه قطبية لتقليل الخلع وكثافة الخلل وتأثير المجال القطبي ، وتحسين كفاءة الكم الداخلية [1].

(2) الركيزة المتجانسة المعممة

يزرع الجاليوم على ركيزة الياقوت Al2O3 بواسطة HVPE (epitaxy المرحلة السائلة من الهيدريد) كركيزة متجانسة مختلطة GaN / Al2O3. على هذا الأساس ، فإن GaN ينمو فوق المحور ، والذي يمكن أن يقلل بشكل كبير من كثافة الخلع المنخفضة إلى 106 - 107 سم -2 ويحسن بشكل كبير كفاءة الكم الداخلية. ريا وكري وجامعة بكين كلها في عملية البحث والتطوير [2].

(3) تحسين هيكل البئر الكمي

التحكم في وضع التغيير ومقدار المكون الداخلي ، وتحسين هيكل البئر الكمي ، وتحسين احتمالية تداخل الإلكترونات والثقوب ، وزيادة احتمالية إعادة التركيب الإشعاعي ، وضبط نقل الناقلات غير المتوازنة ، وذلك لتحسين كفاءة الكم الداخلية.

(4) رقاقة بهيكل جديد

يتطلب الهيكل الجديد ستة جوانب من الرقاقة لإصدار الضوء ، ويتم استخدام تقنيات جديدة على واجهة الرقاقة لإجراء طرق تخشين مختلفة للسطح ، وتقليل احتمالية انعكاس الفوتونات على واجهة الرقاقة ، وزيادة نفاذية السطح لتحسين الكم الخارجي كفاءة الرقاقة.

2. تحسين كفاءة خرج الضوء للحزمة وتقليل درجة حرارة الوصلة

(1) كفاءة وطلاء تكنولوجيا الفوسفور

كفاءة الإثارة الخفيفة للفوسفور ليست عالية في الوقت الحاضر ، يمكن أن يصل المسحوق الأصفر إلى حوالي 70 في المائة ، وكفاءة المسحوق الأحمر والمسحوق الأخضر منخفضة ، والتي تحتاج إلى مزيد من التحسين. بالإضافة إلى ذلك ، فإن عملية طلاء الفوسفور مهمة للغاية. يُذكر أن كفاءة الإثارة عالية عندما يكون الفوسفور 60 ميكرومتر مغطى بشكل موحد على سطح الرقاقة.

(2) تغليف COB

في الوقت الحاضر ، يعتمد مصدر الضوء لإضاءة أشباه الموصلات أشكالًا مختلفة من عبوات COB. من الضروري تحسين كفاءة الإضاءة لتغليف COB. تم الإبلاغ عن أن الجيل الثاني (يطلق عليه البعض الجيل الثالث) يمكن أن تحقق عبوات هيكل مصفوفة COB كفاءة إضاءة تزيد عن 120lm / W. إذا تم استخدام رقاقة الوجه و hexahedron للانعكاس الكلي ، يمكن أن يصل تأثير الضوء إلى أكثر من 160lm / W.

(3) تقليل درجة حرارة الوصلة

عندما تكون درجة حرارة الوصلة 25 درجة ، يتم ضبط كمية الإضاءة على 100 بالمائة. عندما ترتفع درجة حرارة الوصلة إلى 60 درجة ، تكون كمية الإضاءة 90 بالمائة فقط ، وعندما ترتفع إلى 140 درجة ، تكون كمية الإضاءة 70 بالمائة فقط. لذلك ، يجب زيادة تدابير تبديد الحرارة أثناء التعبئة للحفاظ على درجة حرارة تقاطع منخفضة وكفاءة إضاءة أعلى.

3. تحسين كفاءة أخذ الضوء من المصابيح

تختلف كفاءة مصابيح LED المختلفة بشكل كبير. بشكل عام ، تزيد كفاءة مصابيح LED عن 80 بالمائة ، ويمكن أن يصل بعضها إلى أكثر من 90 بالمائة. وفقًا لخصائص مصدر ضوء LED ومناسبات التطبيق المختلفة ، يجب تحسين التصميم البصري الثانوي للمصابيح ، كما ينبغي النظر في تبديد الحرارة ووهج المصابيح لتحسين كفاءة استخلاص الضوء لمصابيح LED.