Comment jouer un plus grand rôle de source de lumière LED dans le domaine de l'éclairage

L'efficacité lumineuse, ou efficacité énergétique, de l'éclairage à semi-conducteur est un indicateur important de l'effet d'économie d'énergie. À l'heure actuelle, le niveau d'industrialisation de l'efficacité lumineuse des appareils LED peut atteindre 120 ~ 140 lm/W, et l'efficacité énergétique totale des lampes d'éclairage peut être supérieure à 100 lm/W. Ce n'est toujours pas élevé et l'effet d'économie d'énergie n'est pas évident, ce qui est loin de la valeur théorique de l'efficacité lumineuse du dispositif semi-conducteur de 250 lm/W. Pour vraiment atteindre une efficacité lumineuse élevée, nous devons résoudre les problèmes techniques pertinents de tous les aspects de la chaîne industrielle, principalement pour améliorer l'efficacité quantique interne, l'efficacité quantique externe, l'efficacité lumineuse de l'emballage et l'efficacité de la lampe. Cet article discutera des problèmes techniques à résoudre dans l'extension, la puce, l'emballage, la lampe et d'autres aspects.

1. Améliorer l'efficacité quantique interne et l'efficacité quantique externe

Les mesures suivantes sont principalement prises pour améliorer l'efficacité quantique interne et l'efficacité quantique externe.

(1) rugosité de la surface du substrat et substrat non polaire

Le GaN est développé sur un substrat à motifs à l'échelle nanométrique, un substrat à motifs "orientés" ou un substrat non polaire et semi-polaire pour réduire la densité de dislocation et de défauts et l'influence du champ polaire, et améliorer l'efficacité quantique interne [1].

(2) Substrat homogène généralisé

Le GaN est développé sur un substrat de saphir Al2O3 par HVPE (épitaxie en phase liquide hydrure) en tant que substrat homogène mixte GaN/Al2O3. Sur cette base, le GaN est développé par épitaxie, ce qui peut réduire considérablement la faible densité de dislocation à 106 - 107cm-2 et améliorer considérablement l'efficacité quantique interne. Riya, Cree et Peking University sont toutes en cours de recherche et développement [2].

(3) Structure de puits quantique améliorée

Contrôlez le mode de changement et la quantité de composant In, optimisez la structure du puits quantique, améliorez la probabilité de chevauchement des électrons et des trous, augmentez la probabilité de recombinaison du rayonnement et ajustez le transport des porteurs hors équilibre, de manière à améliorer l'efficacité quantique interne.

(4) Puce avec nouvelle structure

La nouvelle structure nécessite six côtés de la puce pour émettre de la lumière, et de nouvelles technologies sont utilisées sur l'interface de la puce pour mener diverses méthodes de rugosité de surface, réduire la probabilité de réflexion des photons sur l'interface de la puce et augmenter la transmission de surface pour améliorer le quantum externe. efficacité de la puce.

2. Améliorez l'efficacité du rendement lumineux de l'emballage et réduisez la température de jonction

(1) Efficacité et technologie de revêtement du phosphore

L'efficacité d'excitation lumineuse du phosphore n'est pas élevée à l'heure actuelle, la poudre jaune peut atteindre environ 70% et l'efficacité de la poudre rouge et de la poudre verte est faible, ce qui doit encore être amélioré. De plus, le processus de revêtement du phosphore est très important. Il est rapporté que l'efficacité d'excitation est élevée lorsque le luminophore de 60 μm est uniformément appliqué sur la surface de la puce.

(2) Emballage COB

À l'heure actuelle, la source lumineuse de l'éclairage à semi-conducteur adopte diverses formes d'emballage COB. Il est urgent d'améliorer l'efficacité lumineuse des emballages COB. Il est rapporté que les emballages à structure matricielle COB de deuxième génération (certains appelés troisième génération) peuvent atteindre une efficacité lumineuse de plus de 120 lm/W. Si la puce retournée et l'hexaèdre sont utilisés pour une réflexion totale, l'effet lumineux peut atteindre plus de 160 lm/W.

(3) Réduire la température de jonction

Lorsque la température de jonction est de 25 degrés, la quantité lumineuse est fixée à 100 %. Lorsque la température de jonction s'élève à 60 degrés, la quantité lumineuse n'est que de 90 %, et lorsqu'elle s'élève à 140 degrés, la quantité lumineuse n'est que de 70 %. Par conséquent, les mesures de dissipation thermique doivent être augmentées lors de l'emballage pour maintenir une température de jonction plus basse et une efficacité lumineuse plus élevée.

3. Améliorer l'efficacité de prise de lumière des lampes

L'efficacité des différentes lampes LED varie considérablement. Généralement, l'efficacité des lampes à LED est supérieure à 80 % et certaines d'entre elles peuvent dépasser 90 %. Selon les caractéristiques de la source lumineuse LED et les différentes occasions d'application, la conception optique secondaire des lampes doit être affinée, et la dissipation thermique et l'éblouissement des lampes doivent également être pris en compte pour améliorer l'efficacité d'extraction de la lumière des lampes LED.