نحوه ایفای نقش بیشتر منبع نور LED در زمینه روشنایی
Oct 26, 2022
راندمان نورانی یا بهره وری انرژی روشنایی نیمه هادی یک شاخص مهم از اثر صرفه جویی در انرژی است. در حال حاضر، سطح صنعتی شدن راندمان نور دستگاه های LED می تواند به 120 ~ 140lm / W برسد و کل راندمان انرژی لامپ های روشنایی می تواند بیش از 100lm / W باشد. این هنوز زیاد نیست، و اثر صرفه جویی در انرژی آشکار نیست، که از ارزش نظری راندمان نوری دستگاه نیمه هادی 250lm/W دور است. برای دستیابی به راندمان نوری بالا، ما باید مشکلات فنی مربوطه را از تمام جنبه های زنجیره صنعتی حل کنیم، عمدتاً برای بهبود راندمان کوانتومی داخلی، راندمان کوانتومی خارجی، راندمان نور بسته بندی و راندمان لامپ. این مقاله مشکلات فنی را که باید در توسعه، تراشه، بسته بندی، لامپ و سایر جنبه ها حل شود، مورد بحث قرار خواهد داد.
1. بهبود بازده کوانتومی داخلی و کارایی کوانتومی خارجی
اقدامات زیر عمدتاً برای بهبود بازده کوانتومی داخلی و بازده کوانتومی خارجی انجام می شود.
(1) زبری سطح بستر و بستر غیر قطبی
GaN روی بسترهای الگودار در مقیاس نانو، بسترهای الگودار "گرا" یا بسترهای غیر قطبی و نیمه قطبی برای کاهش نابجایی و تراکم نقص و تاثیر میدان قطبی و بهبود بازده کوانتومی داخلی رشد میکند [1].
(2) بستر همگن تعمیم یافته
GaN بر روی بستر Al2O3 یاقوت کبود توسط HVPE (اپیتاکسی فاز مایع هیدرید) به عنوان یک بستر مخلوط همگن GaN/Al2O3 رشد می کند. بر این اساس، GaN به صورت اپیتاکسیال رشد می کند، که می تواند چگالی کم دررفتگی را تا حد زیادی به 106 - 107سانتی متر-2 کاهش دهد و راندمان کوانتومی داخلی را تا حد زیادی بهبود بخشد. دانشگاه ریا، کری و پکن همگی در حال تحقیق و توسعه هستند [2].
(3) ساختار چاه کوانتومی بهبود یافته
حالت تغییر و مقدار مولفه را کنترل کنید، ساختار چاه کوانتومی را بهینه کنید، احتمال همپوشانی الکترونها و حفرهها را بهبود بخشید، احتمال بازترکیب تابش را افزایش دهید، و حمل و نقل حاملهای غیرتعادلی را تنظیم کنید تا بازده کوانتومی داخلی بهبود یابد.
(4) تراشه با ساختار جدید
ساختار جدید به شش طرف تراشه برای ساطع نور نیاز دارد و فناوریهای جدید روی رابط تراشه برای انجام روشهای مختلف زبری سطح، کاهش احتمال انعکاس فوتونها در رابط تراشه و افزایش گذر سطحی برای بهبود کوانتوم خارجی استفاده میشود. کارایی تراشه
2. راندمان خروجی نور بسته را بهبود بخشید و دمای محل اتصال را کاهش دهید
(1) کارایی و فناوری پوشش فسفر
راندمان تحریک نور فسفر در حال حاضر زیاد نیست، پودر زرد می تواند به حدود 70 درصد برسد و راندمان پودر قرمز و پودر سبز کم است که نیاز به بهبود بیشتر دارد. علاوه بر این، فرآیند پوشش فسفر بسیار مهم است. گزارش شده است که راندمان تحریک زمانی بالاست که فسفر 60 میکرومتری به طور یکنواخت روی سطح تراشه پوشانده شود.
(2) بسته بندی COB
در حال حاضر، منبع نور روشنایی نیمه هادی از اشکال مختلف بسته بندی COB استفاده می کند. بهبود کارایی نوری بسته بندی COB ضروری است. گزارش شده است که بسته بندی ساختار ماتریس COB نسل دوم (برخی به نام نسل سوم) می تواند بازده نوری بیش از 120lm/W را به دست آورد. اگر از تراشه فلیپ و شش وجهی برای بازتاب کامل استفاده شود، اثر نور می تواند به بیش از 160lm/W برسد.
(3) دمای محل اتصال را کاهش دهید
هنگامی که دمای محل اتصال 25 درجه باشد، مقدار نور 100 درصد تنظیم می شود. هنگامی که دمای محل اتصال به 60 درجه افزایش می یابد، مقدار نور تنها 90 درصد است و زمانی که به 140 درجه می رسد، مقدار نور تنها 70 درصد است. بنابراین، اقدامات اتلاف حرارت باید در طول بسته بندی افزایش یابد تا دمای محل اتصال کمتر و بازده نوری بالاتری حفظ شود.
3. بهبود بهره وری نور لامپ
کارایی لامپ های LED مختلف بسیار متفاوت است. به طور کلی راندمان لامپ های LED بیش از 80 درصد است و برخی از آنها می تواند بیش از 90 درصد باشد. با توجه به ویژگی های منبع نور LED و موارد مختلف کاربرد، طراحی نوری ثانویه لامپ ها باید اصلاح شود و اتلاف گرما و تابش خیره کننده لامپ ها نیز باید برای بهبود راندمان استخراج نور لامپ های LED در نظر گرفته شود.
