2023-12-30

Weiße LED-Lampenperlen mit mehreren Lichtverlusten

Weiße LED-Lampenperlen haben ein breites Anwendungsspektrum im Leben, aber die Lichtdämpfung weißer LED-Lampenperlen ist auch eine der schwerwiegendsten LED-Lampenperlen. Im Folgenden führt Blue Jin Photoelectric verschiedene Arten von Lichtverlust bei weißen LED-Lampenperlen ein .

Der erste Grund ist die Erzeugung von weißem Licht und die Verbesserung des Farbwiedergabeindex

Blue Chip und Phosphor sind die Hauptproduktionsart kommerzieller weißer LED. Abbildung 1 zeigt das Spektrum einer weißen LED, die durch die Kombination von Blue Chip und YAG: Ce3+-Phosphor hergestellt wurde. Aus dem Spektraldiagramm von weißem Licht ist ersichtlich, dass das Photolumineszenz-Emissionsspektrum von Leuchtstoff über das gesamte sichtbare Band verteilt ist und der Spitzenwert nahe dem Spitzenwert der menschlichen Sehkurve liegt. Daher ist die Lichtausbeute (Lumeneffizienz) der mit dieser Methode hergestellten weißen LED hoch und der Farbwiedergabeindex kann mehr als 70 erreichen, was nahe an der herkömmlichen Leuchtstofflampe liegt und den normalen Beleuchtungsbedarf decken kann.
Um den Farbwiedergabeindex der weißen LED, die mit der Blue-Chip-+YAG-Phosphor-Methode hergestellt wird, zu verbessern, kann er durch die Einführung eines siliziumbasierten Stickstoffoxid-Cyan-LED-Phosphors mit einem Emissionspeak bei 490 nm, eines violetten LED-Chips und eines siliciumbasierten LED-Phosphors ergänzt werden Stickoxidroter LED-Leuchtstoff mit Emissionsspitze über 630 nm.
Unter normalen Umständen kann die entsprechende Zugabe von rotem Leuchtstoff den Farbwiedergabeindex auf mehr als 80 erhöhen, und dann kann die Einführung von Cyan-Leuchtstoff einen Farbwiedergabeindex von mehr als 90 erreichen, auf dieser Grundlage kann die Steigerung des violetten Chips erreicht werden Vollspektrum der weißen LED, der Farbwiedergabeindex kann nahe bei 100 Tageslicht liegen.

Der zweite Grund ist der Energieverlust der Photolumineszenz

Ein wichtiger physikalischer Prozess bei der Erzeugung von weißem Licht durch die Methode mit blauem LED-Chip und Leuchtstoff ist die Photolumineszenz, das heißt, der Leuchtstoff wandelt blaues Licht in andere Lichtwellenlängen um. Dieser Vorgang ist zwangsläufig mit einem Energieverlust verbunden. Dieser Verlust besteht aus drei Komponenten:
Erstens geht die Quanteneffizienz der Phosphoranregung vom niedrigen Energieniveau zum hohen Energieniveau verloren, und die Anzahl der Teilchen, die zum hohen Energieniveau übergehen, ist geringer als die Anzahl der absorbierten blauen Photonen.
Zweitens kommt es beim Übergang des Leuchtstoffs von einem hohen Energieniveau zu einem niedrigen Energieniveau zu einem strahlungslosen Übergang, der zum Verlust der Quanteneffizienz der Radiolumineszenz führt, und die Anzahl der emittierten sichtbaren Photonen ist geringer als die Anzahl der Photonen, die übergehen auf niedriges Energieniveau.
Drittens ist die Photonenenergie eines einzelnen blauen Lichts höher als die nach der Leuchtstoffumwandlung emittierte langwellige Photonenenergie, und der entsprechende Strahlungsfluss ist bei gleicher Photonenzahl kleiner.
Die erste und zwei Arten von Energieverlusten, der Verlust der Anzahl der Photonen, verbessern die Leuchtstoffformel und den Herstellungsprozess, verbessern die Quanteneffizienz des Leuchtstoffanregungs- und -emissionsprozesses und können den Energieverlust dieser beiden Teile reduzieren.
Die dritte Art von Energieverlust ist die unterschiedliche Energie des Photons selbst, die durch die physikalische Natur des Photons bestimmt wird, und eine Änderung des Prozesses kann den Energieverlust dieses Teils nicht reduzieren. Bei den heutigen weißen LEDs macht der Verlust der oben genannten drei Teile etwa 20–30 % der blauen Lichtenergie aus.

Der dritte Grund besteht darin, den Lichteffizienzverlust des sichtbaren Fingers zu verbessern

Die weiße LED aus blauem LED-Chip +YAG-Phosphor weist einerseits eine hohe Lichtausbeute auf, da einerseits dank der frühen Kommerzialisierung von YAG-Phosphor, der hohen Prozess- und technischen Reife die Quanteneffizienz der Phosphoranregung und -emission relativ hoch ist Andererseits liegt der Emissionswellenlängenpeak von YAG-Leuchtstoff nahe dem Peak der menschlichen Sehfunktion und die Lumeneffizienz ist hoch. Der Emissionspeak von Cyan- und Rotleuchtstoff liegt weit vom Peak der Sehfunktion entfernt und die Lumeneffizienz ist gering. Nach dem Einbau von Cyan- und Rot-Leuchtstoff erhöht sich der Farbwiedergabeindex und die Lichtausbeute muss in Kauf genommen werden.
Unter normalen Umständen erhöht sich der Farbwiedergabeindex von 70 auf 80, die Lichtausbeute nimmt um 10–15 % ab, der Farbwiedergabeindex wird von 80 auf 90 erhöht und die Lichtausbeute nimmt um etwa 10 % ab.

Ursache vier: Fresnel-Verlust an der Schnittstelle

Photonen, die von der aktiven Schicht des LED-Chips (PN-Übergang) in die Luft emittiert werden, müssen den Chip und den Verpackungskleber passieren, wobei Verpackungskleber und Luft zwei Grenzflächen haben, da sich die Brechungsindizes der beiden Seiten des Grenzflächenmaterials unterscheiden und Licht durch diese Grenzfläche gelangt Ein Teil des Lichts wird zurückreflektiert, ein großer Teil des Lichts wird absorbiert und geht verloren. Der durch diese Art von Grenzflächenreflexionslicht verursachte Verlust wird Fresnel-Verlust genannt. Die Größe des Fresnel-Verlusts hängt von der Größe der Emissionsrate und dem Brechungsindexunterschied des optischen Mediums auf beiden Seiten der Grenzfläche ab, und die quantitative Analyse ist sehr kompliziert. Im Allgemeinen ist die Fresnel-Reflexion umso schwerwiegender, je größer der Unterschied im Brechungsindex ist.

Grund fünf: Totalreflexionsverlust

Wenn das Licht vom optisch dichten Medium zum optisch spärlichen Medium übertragen wird und der Einfallswinkel des Lichts größer als ein bestimmter kritischer Wert qc ist, kommt es an der Grenzfläche zu einer Totalreflexion, die als Totalreflexionswinkel bezeichnet wird.
Das Herstellungsmaterial für LED-Chips ist ein Halbleitermaterial mit hohem Brechungsindex. Der Brechungsindex ist größer als der Brechungsindex von Verpackungsklebstoff und Luft, sodass in der Grenzfläche zwischen LED-Chip und Verpackungsklebstoff die Grenzfläche zwischen Verpackungsklebstoff und Luft nur einen bestimmten Winkel unterschreitet Licht durchdringen kann, bildet dieser Teil des Lichts einen vollen Reflexionswinkel für die halbe Winkelbreite des Kegels. Er wird oft grafisch als „Fluchtkegel“ des Lichts bezeichnet.
Die Hauptmaterialien von Blue Chip sind GaN und Saphir, die typischen Brechungsindizes liegen bei 2,45 bzw. 1,78. Die typischen Brechungsindizes von Epoxidharz und Kieselgel betragen 1,42 bzw. 1,51. Der Brechungsindex von Luft beträgt etwa 1.
Wenn GaN in Kieselgel eintritt, beträgt der kritische Winkel der Totalreflexion 38,050. Wenn GaN in die Luft gelangt, beträgt der kritische Winkel der Totalreflexion 24,090. Der kritische Winkel der Totalreflexion beträgt 58,030 beim Einfall von Saphir auf Kieselgel (entsprechend einer umgekehrten Packung). Wenn GaN in die Luft gelangt, beträgt der kritische Winkel der Totalreflexion 34,180. Aus der Erhöhung des kritischen Winkels der Totalreflexion ist ersichtlich, dass die Inversionstechnologie auch zur Verbesserung der Effizienz der Chip-Lichtextraktion beiträgt.

Oben geht es um die Einführung verschiedener Arten von Lichtverlust bei weißen LED-Lampenperlen. Haben Sie das gelernt? Wenn Sie mehr über LED-Lampenperlen erfahren möchten, wenden Sie sich bitte an Blue Jin Optoelectronics. Wir veröffentlichen regelmäßig LED-Artikel für Sie.