2023-12-30

Perles de lampe LED blanches avec plusieurs pertes de lumière

Les perles de lampe LED blanches ont un large éventail d'applications dans la vie, mais l'atténuation de la lumière des perles de lampe LED blanches est également l'une des perles de lampe LED les plus sérieuses. Ci-dessous, la photoélectrique Blue Jin introduira plusieurs types de perte de lumière des perles de lampe LED blanches. .

La première raison est la production de lumière blanche et l’amélioration de l’indice de rendu des couleurs

Les puces bleues et le phosphore sont le principal mode de production des LED blanches commerciales. La figure 1 montre le spectre de LED blanches obtenu en combinant une puce bleue et un phosphore YAG : Ce3+. À partir du diagramme spectral de la lumière blanche, on peut voir que le spectre d'émission de photoluminescence du phosphore est distribué dans toute la bande visible et que la valeur maximale est proche de la valeur maximale de la courbe visuelle humaine. Par conséquent, l'efficacité lumineuse (efficacité lumineuse) de la LED blanche produite par cette méthode est élevée et l'indice de rendu des couleurs peut atteindre plus de 70, ce qui est proche de la lampe fluorescente traditionnelle et peut répondre aux besoins d'éclairage ordinaires.
Afin d'améliorer l'indice de rendu des couleurs de la LED blanche produite par la méthode puce bleue + phosphore YAG, elle peut être composée en introduisant un phosphore LED cyan à base d'oxyde d'azote à base de silicium avec un pic d'émission à 490 nm, une puce LED violette et à base de silicium. Phosphore LED rouge à l'oxyde d'azote avec un pic d'émission supérieur à 630 nm.
Dans des circonstances normales, l'ajout approprié de phosphore rouge peut augmenter l'indice de rendu des couleurs à plus de 80, puis l'introduction de phosphore cyan peut obtenir un indice de rendu des couleurs supérieur à 90, sur cette base, l'augmentation de la puce violette peut obtenir le spectre complet de LED blanches, l'indice de rendu des couleurs peut être proche de 100 lumière du jour.

La deuxième raison est la perte d'énergie de la photoluminescence

Un processus physique clé dans la production de lumière blanche par la méthode puce LED bleue + phosphore est la photoluminescence, c'est-à-dire que le phosphore transformera la lumière bleue en d'autres longueurs d'onde de lumière. Ce processus implique inévitablement une perte d’énergie. Cette perte comporte trois composantes :
Premièrement, l’efficacité quantique de l’excitation du phosphore d’un niveau d’énergie faible à un niveau d’énergie élevé est perdue, et le nombre de particules transitant vers un niveau d’énergie élevé est inférieur au nombre de photons bleus absorbés.
Deuxièmement, lorsque le phosphore passe d'un niveau d'énergie élevé à un niveau d'énergie faible, il se produit une transition non radiative, qui entraîne la perte de l'efficacité quantique de la radioluminescence, et le nombre de photons visibles émis est inférieur au nombre de photons qui effectuent la transition. à un faible niveau d’énergie.
Troisièmement, l’énergie photonique d’une seule lumière bleue est supérieure à l’énergie photonique à grande longueur d’onde émise après la conversion du phosphore, et le flux de rayonnement correspondant est plus petit dans le cas du même nombre de photons.
Le premier et les deux types de perte d'énergie, la perte est le nombre de photons, améliorent la formule du phosphore et le processus de préparation, améliorent l'efficacité quantique du processus d'excitation et d'émission du phosphore, peuvent réduire la perte d'énergie de ces deux parties.
Le troisième type de perte d'énergie est l'énergie différente du photon lui-même, qui est déterminée par la nature physique du photon, et la modification du processus ne peut pas réduire la perte d'énergie de cette partie. Dans les LED blanches d'aujourd'hui, la perte des trois parties ci-dessus représente environ 20 à 30 % de l'énergie de la lumière bleue.

La troisième raison est d'améliorer la perte d'efficacité lumineuse du doigt visible

La LED blanche composée d'une puce LED bleue + phosphore YAG a une efficacité lumineuse élevée, d'une part, grâce à la commercialisation précoce du phosphore YAG, à un processus élevé et à une maturité technique, l'efficacité quantique de l'excitation et de l'émission du phosphore est relativement élevée, d'autre part. d'autre part, le pic de longueur d'onde d'émission du phosphore YAG est proche du pic de la fonction visuelle humaine et l'efficacité lumineuse est élevée. Le pic d'émission du phosphore cyan et rouge est loin du pic de la fonction visuelle et l'efficacité lumineuse est faible. Après l'incorporation de phosphore cyan et rouge, l'indice de rendu des couleurs est augmenté, et l'efficacité lumineuse doit être acceptée.
Dans des circonstances normales, l'indice de rendu des couleurs passe de 70 à 80, l'efficacité lumineuse diminue de 10 à 15 %, l'indice de rendu des couleurs passe de 80 à 90 et l'efficacité lumineuse diminue d'environ 10 %.

Cause quatre, perte de Fresnel à l'interface

Le photon de la couche active de la puce LED (jonction PN) est émis dans l'air, doit passer à travers la puce et l'adhésif d'emballage, l'adhésif d'emballage et l'air deux interfaces, car les deux côtés de la différence d'indice de réfraction du matériau d'interface, la lumière traverse cette interface. , une partie de la lumière sera réfléchie, une grande partie de la lumière réfléchie sera absorbée et perdue. La perte causée par ce type de lumière réfléchie par l’interface est appelée perte de Fresnel. La taille de la perte de Fresnel est liée à la taille du taux d'émission et à la différence d'indice de réfraction du milieu optique des deux côtés de l'interface, et l'analyse quantitative est très compliquée. En général, plus la différence d’indice de réfraction est grande, plus la réflexion de Fresnel est importante.

Raison cinq, perte totale de réflexion

Lorsque la lumière est transmise du milieu optiquement dense au milieu optiquement clairsemé, lorsque l'angle d'incidence de la lumière est supérieur à une certaine valeur critique qc, une réflexion totale se produira à l'interface, appelée angle de réflexion total.
Le matériau de fabrication de puces LED est un indice de réfraction élevé du matériau semi-conducteur, l'indice de réfraction est supérieur à l'indice de réfraction de l'adhésif d'emballage et de l'air, de sorte que dans la puce LED et l'interface adhésive d'emballage, l'adhésif d'emballage et l'interface aérienne ne sont que inférieurs à un certain angle de La lumière peut passer à travers, cette partie de la lumière forme un angle de réflexion complet pour la moitié de la largeur du cône. Elle est souvent appelée graphiquement le « cône d'évasion » de la lumière.
Les principaux matériaux de premier ordre sont le GaN et le saphir, les indices de réfraction typiques sont respectivement de 2,45 et 1,78. Les indices de réfraction typiques de la résine époxy et du gel de silice sont respectivement de 1,42 et 1,51. L'indice de réfraction de l'air est d'environ 1.
Lorsque le GaN pénètre dans le gel de silice, l'angle critique de réflexion totale est de 38,050. Lorsque le GaN entre dans l’air, l’angle critique de réflexion totale est de 24,090. L'angle critique de réflexion totale est de 58,030 lors d'un incident entre le saphir et le gel de silice (correspondant à un emballage inversé). Lorsque le GaN entre dans l’air, l’angle critique de réflexion totale est de 34,180. On peut voir que du point de vue de l'augmentation de l'angle critique de réflexion totale, la technologie d'inversion est également propice à l'amélioration de l'efficacité de l'extraction de la lumière des puces.

Ce qui précède concerne l’introduction de plusieurs types de perte de lumière des perles de lampe LED blanches, l’avez-vous appris ? Vous voulez en savoir plus sur les perles de lampe LED, n'hésitez pas à prêter attention à Blue Jin Optoelectronics, nous vous proposerons régulièrement des articles LED.