Wie man eine größere Rolle der LED-Lichtquelle im Beleuchtungsbereich spielen kann

Die Lichtausbeute oder Energieeffizienz von Halbleiterbeleuchtung ist ein wichtiger Indikator für den Energiespareffekt. Derzeit kann die Industrialisierung der Lichteffizienz von LED-Geräten 120 bis 140 lm/W erreichen, und die Gesamtenergieeffizienz von Beleuchtungslampen kann mehr als 100 lm/W betragen. Dies ist immer noch nicht hoch, und der Energiespareffekt ist nicht offensichtlich, was weit von dem theoretischen Wert der Lichtausbeute von Halbleitervorrichtungen von 250 lm/W entfernt ist. Um wirklich eine hohe Lichtausbeute zu erreichen, müssen wir relevante technische Probleme aus allen Aspekten der Industriekette lösen, hauptsächlich um die interne Quanteneffizienz, die externe Quanteneffizienz, die Lichteffizienz der Verpackung und die Lampeneffizienz zu verbessern. In diesem Dokument werden die zu lösenden technischen Probleme in Bezug auf Erweiterung, Chip, Verpackung, Lampe und andere Aspekte erörtert.

1. Verbessern Sie die interne Quanteneffizienz und die externe Quanteneffizienz

Die folgenden Maßnahmen werden hauptsächlich ergriffen, um die interne Quanteneffizienz und die externe Quanteneffizienz zu verbessern.

(1) Aufrauen der Substratoberfläche und unpolares Substrat

GaN wird auf nanoskaligen gemusterten Substraten, "orientierten" gemusterten Substraten oder unpolaren und halbpolaren Substraten gezüchtet, um die Versetzungs- und Defektdichte sowie den Einfluss des Polarfelds zu reduzieren und die interne Quanteneffizienz zu verbessern [1].

(2) Verallgemeinertes homogenes Substrat

GaN wird auf Al2O3-Saphirsubstrat durch HVPE (Hydrid-Flüssigphasenepitaxie) als gemischtes homogenes Substrat GaN/Al2O3 aufgewachsen. Auf dieser Basis wird GaN epitaktisch aufgewachsen, was die geringe Versetzungsdichte stark auf 106 - 107cm-2 reduzieren und die interne Quanteneffizienz stark verbessern kann. Riya, Cree und die Peking University befinden sich alle im Forschungs- und Entwicklungsprozess [2].

(3) Verbesserte Quantenmuldenstruktur

Steuern Sie den Änderungsmodus und die Menge der In-Komponente, optimieren Sie die Quantenmuldenstruktur, verbessern Sie die Überlappungswahrscheinlichkeit von Elektronen und Löchern, erhöhen Sie die Strahlungsrekombinationswahrscheinlichkeit und passen Sie den Transport von Nichtgleichgewichtsträgern an, um die interne Quanteneffizienz zu verbessern.

(4) Chip mit neuer Struktur

Die neue Struktur erfordert sechs Seiten des Chips, um Licht zu emittieren, und neue Technologien werden an der Chipschnittstelle verwendet, um verschiedene Oberflächenaufrauungsmethoden durchzuführen, die Reflexionswahrscheinlichkeit von Photonen an der Chipschnittstelle zu verringern und die Oberflächendurchlässigkeit zu erhöhen, um das externe Quantum zu verbessern Effizienz des Chips.

2. Verbessern Sie die Lichtausbeuteeffizienz des Gehäuses und verringern Sie die Sperrschichttemperatur

(1) Effizienz und Beschichtungstechnologie von Phosphor

Die Lichtanregungseffizienz von Phosphor ist derzeit nicht hoch, das gelbe Pulver kann etwa 70 Prozent erreichen, und die Effizienz von rotem und grünem Pulver ist gering, was weiter verbessert werden muss. Außerdem ist der Beschichtungsprozess von Phosphor sehr wichtig. Es wird berichtet, dass die Anregungseffizienz hoch ist, wenn der 60 &mgr;m-Phosphor gleichmäßig auf die Chipoberfläche aufgetragen wird.

(2) COB-Verpackung

Gegenwärtig nimmt die Lichtquelle der Halbleiterbeleuchtung verschiedene Formen der COB-Verpackung an. Die Lichtausbeute von COB-Verpackungen muss dringend verbessert werden. Es wird berichtet, dass die Verpackungen mit COB-Matrixstruktur der zweiten Generation (manche auch als dritte Generation bezeichnet) eine Lichtausbeute von mehr als 120 lm/W erreichen können. Werden Flip-Chip und Hexaeder zur Totalreflexion verwendet, kann die Lichtwirkung mehr als 160 lm/W erreichen.

(3) Sperrschichttemperatur reduzieren

Wenn die Sperrschichttemperatur 25 Grad beträgt, wird die Lichtmenge auf 100 Prozent eingestellt. Wenn die Sperrschichttemperatur auf 60 Grad ansteigt, beträgt die Lichtmenge nur noch 90 Prozent, und wenn sie auf 140 Grad ansteigt, beträgt die Lichtmenge nur noch 70 Prozent. Daher sollten Wärmeableitungsmaßnahmen während des Verpackens verstärkt werden, um eine niedrigere Sperrschichttemperatur und eine höhere Lichtausbeute aufrechtzuerhalten.

3. Verbessern Sie die Lichtaufnahmeeffizienz von Lampen

Die Effizienz verschiedener LED-Lampen ist sehr unterschiedlich. Im Allgemeinen beträgt der Wirkungsgrad von LED-Lampen mehr als 80 Prozent, einige von ihnen können mehr als 90 Prozent betragen. Entsprechend den Eigenschaften der LED-Lichtquelle und den verschiedenen Anwendungsfällen sollte das sekundäre optische Design von Lampen verfeinert werden, und die Wärmeableitung und Blendung von Lampen sollten ebenfalls berücksichtigt werden, um die Lichtextraktionseffizienz von LED-Lampen zu verbessern.