2023-12-30

حبات مصباح LED بيضاء من فقدان الضوء عدة

تحتوي حبات مصباح LED البيضاء على مجموعة واسعة من التطبيقات في الحياة، ولكن تخفيف الضوء لخرزات مصابيح LED البيضاء يعد أيضًا أحد أخطر حبات مصابيح LED، أدناه، ستقدم Blue Jin الكهروضوئية عدة أنواع من فقدان الضوء لخرزات مصابيح LED البيضاء .

السبب الأول هو إنتاج الضوء الأبيض وتحسين مؤشر تجسيد اللون

الرقاقة الزرقاء والفوسفور هما أسلوب الإنتاج الرئيسي لمصابيح LED البيضاء التجارية. يوضح الشكل 1 طيف مصابيح LED البيضاء المصنوعة من خلال الجمع بين الرقاقة الزرقاء والفوسفور YAG: Ce3+. من مخطط طيف الضوء الأبيض، يمكن ملاحظة أن طيف انبعاث الفوسفور الضوئي يتم توزيعه في النطاق المرئي بأكمله، وأن قيمة الذروة قريبة من قيمة الذروة للمنحنى البصري البشري. ولذلك، فإن كفاءة الإضاءة (كفاءة التجويف) لمصباح LED الأبيض الناتج بهذه الطريقة عالية، ويمكن أن يصل مؤشر تجسيد اللون إلى أكثر من 70، وهو قريب من مصابيح الفلورسنت التقليدية، ويمكن أن يلبي احتياجات الإضاءة العادية.
من أجل تحسين مؤشر تجسيد اللون لـ LED الأبيض الذي يتم إنتاجه بواسطة طريقة فوسفور الرقاقة الزرقاء + YAG، يمكن تصنيعه عن طريق إدخال فوسفور LED سماوي أكسيد النيتروجين القائم على السيليكون مع ذروة انبعاث عند 490 نانومتر، ورقاقة LED بنفسجية ورقاقة LED قائمة على السيليكون. فوسفور LED أحمر بأكسيد النيتروجين مع ذروة انبعاث أعلى من 630 نانومتر.
في ظل الظروف العادية، يمكن أن تؤدي الإضافة المناسبة للفوسفور الأحمر إلى زيادة مؤشر تجسيد اللون إلى أكثر من 80، ومن ثم يمكن أن يؤدي إدخال الفوسفور السماوي إلى الحصول على مؤشر تجسيد اللون أعلى من 90، وعلى هذا الأساس، يمكن أن تؤدي زيادة رقاقة البنفسج إلى الحصول على مجموعة كاملة من مصابيح LED البيضاء، يمكن أن يكون مؤشر تجسيد اللون قريبًا من 100 ضوء النهار.

السبب الثاني هو فقدان الطاقة من اللمعان الضوئي

إحدى العمليات الفيزيائية الرئيسية في إنتاج الضوء الأبيض بواسطة شريحة LED الزرقاء + طريقة الفوسفور هي التألق الضوئي، أي أن الفوسفور سيحول الضوء الأزرق إلى أطوال موجية أخرى من الضوء. هذه العملية تنطوي حتما على فقدان الطاقة. وتتكون هذه الخسارة من ثلاثة عناصر:
أولاً، يتم فقدان الكفاءة الكمية لإثارة الفوسفور من مستوى الطاقة المنخفض إلى مستوى الطاقة العالي، ويكون عدد الجزيئات التي تنتقل إلى مستوى الطاقة العالي أقل من عدد الفوتونات الزرقاء الممتصة.
ثانيًا، عندما ينتقل الفوسفور من مستوى طاقة مرتفع إلى مستوى طاقة منخفض، يحدث انتقال غير إشعاعي، مما يتسبب في فقدان الكفاءة الكمية للتألق الإشعاعي، ويكون عدد الفوتونات المرئية المنبعثة أقل من عدد الفوتونات التي تنتقل إلى مستوى طاقة منخفض.
ثالثًا، طاقة الفوتون لضوء أزرق واحد أعلى من طاقة الفوتون ذات الطول الموجي الطويل المنبعثة بعد تحويل الفوسفور، ويكون تدفق الإشعاع المقابل أصغر في حالة نفس عدد الفوتونات.
النوع الأول والنوعان من فقدان الطاقة، الخسارة هي عدد الفوتونات، وتحسين صيغة الفوسفور وعملية التحضير، وتحسين الكفاءة الكمية لعملية إثارة الفوسفور وانبعاثه، ويمكن أن يقلل من فقدان الطاقة لهذين الجزأين.
النوع الثالث من فقدان الطاقة هو الطاقة المختلفة للفوتون نفسه، والتي تحددها الطبيعة الفيزيائية للفوتون، وتغيير العملية لا يمكن أن يقلل من فقدان الطاقة لهذا الجزء. في المصابيح البيضاء اليوم، يمثل فقدان الأجزاء الثلاثة المذكورة أعلاه حوالي 20%-30% من طاقة الضوء الأزرق.

السبب الثالث هو تحسين فقدان كفاءة الإضاءة للإصبع المرئي

يتميز مصباح LED الأبيض المصنوع من شريحة LED الزرقاء + فوسفور YAG بكفاءة إضاءة عالية، من ناحية، بفضل التسويق التجاري المبكر لفوسفور YAG والعملية العالية والنضج الفني، فإن الكفاءة الكمومية لإثارة وانبعاث الفوسفور عالية نسبيًا، على من ناحية أخرى، فإن ذروة الطول الموجي لانبعاث فوسفور YAG تقترب من ذروة الوظيفة البصرية البشرية، وكفاءة التجويف عالية. ذروة انبعاث الفوسفور السماوي والأحمر بعيدة عن ذروة الوظيفة البصرية، وكفاءة التجويف منخفضة. بعد دمج الفوسفور السماوي والأحمر، يتم زيادة مؤشر تجسيد اللون، ويجب قبول كفاءة الإضاءة.
في ظل الظروف العادية، يتم زيادة مؤشر تجسيد اللون من 70 إلى 80، وستنخفض كفاءة الإضاءة بنسبة 10-15%، ويزيد مؤشر تجسيد اللون من 80 إلى 90، وستنخفض كفاءة الإضاءة بحوالي 10%.

السبب الرابع، فقدان فريسنل في الواجهة

ينبعث الفوتون من الطبقة النشطة لرقاقة LED (وصلة PN) في الهواء، ويحتاج إلى المرور عبر الرقاقة والمادة اللاصقة للتغليف، ولاصق التغليف والهواء واجهتين، لأن جانبي مؤشر انكسار مادة الواجهة، يضيء من خلال هذه الواجهة ، سوف ينعكس جزء من الضوء مرة أخرى، وسيتم امتصاص جزء كبير من الضوء المنعكس وفقدانه. تسمى الخسارة الناتجة عن هذا النوع من الضوء المنعكس للواجهة بخسارة فريسنل. يرتبط حجم فقدان فريسنل بحجم معدل الانبعاث وفرق معامل الانكسار للوسط البصري على جانبي الواجهة، والتحليل الكمي معقد للغاية. بشكل عام، كلما زاد اختلاف معامل الانكسار، كلما كان انعكاس فريسنل أكثر خطورة.

السبب الخامس، فقدان الانعكاس الكلي

عندما ينتقل الضوء من الوسط الكثيف بصريًا إلى الوسط المتناثر بصريًا، عندما تكون زاوية سقوط الضوء أكبر من قيمة حرجة معينة qc، سيحدث الانعكاس الكلي عند الواجهة، وهو ما يسمى زاوية الانعكاس الكلي.
تعتبر مواد تصنيع شرائح LED مؤشر انكسار عالي لمواد أشباه الموصلات، ومعامل الانكسار أكبر من معامل الانكسار للمادة اللاصقة للتغليف والهواء، لذلك في واجهة لاصقة التغليف والرقاقة LED، تكون مادة لاصقة التغليف والواجهة الهوائية أقل من زاوية معينة فقط يمكن أن يمر الضوء من خلاله، ويشكل هذا الجزء من الضوء زاوية انعكاس كاملة لنصف عرض زاوية المخروط، وغالبًا ما يشار إليه بيانيًا باسم "مخروط الهروب" للضوء.
المواد الرئيسية للرقاقة الزرقاء هي GaN والياقوت، ومؤشرات الانكسار النموذجية هي 2.45 و1.78 على التوالي. مؤشرات الانكسار النموذجية لراتنجات الايبوكسي وهلام السيليكا هي 1.42 و1.51 على التوالي. يبلغ معامل انكسار الهواء حوالي 1.
عندما يدخل GaN إلى هلام السيليكا، تكون الزاوية الحرجة للانعكاس الكلي 38.050. عندما يدخل GaN الهواء، تكون الزاوية الحرجة للانعكاس الكلي 24.090. الزاوية الحرجة للانعكاس الكلي هي 58.030 عند سقوطها من الياقوت إلى هلام السيليكا (المقابلة للحزمة المقلوبة). عندما يدخل GaN الهواء، تكون الزاوية الحرجة للانعكاس الكلي 34.180. ويمكن ملاحظة أنه من زاوية زيادة الزاوية الحرجة للانعكاس الكلي، تساعد تقنية الانعكاس أيضًا على تحسين كفاءة استخراج ضوء الرقاقة.

ما ورد أعلاه يدور حول إدخال عدة أنواع من فقدان الضوء لخرزات مصابيح LED البيضاء، هل تعلمت ذلك؟ هل تريد معرفة المزيد عن خرزات مصابيح LED، مرحبًا بك في الاهتمام بشركة Blue Jin Optoelectronics، وسنقوم بنشر مقالات LED لك بشكل منتظم.