Прычыны выдзялення цяпла святлодыёдамі
Як і ў выпадку са звычайнымі крыніцамі святла, паўправадніковыя дыёды (святлодыёды) таксама вылучаюць цяпло падчас працы ў залежнасці ад агульнай светлавой эфектыўнасці. Пад дзеяннем прыкладзенай электрычнай энергіі выпраменьванне электронаў і дзірак рэкамбінуе, ствараючы электралюмінесцэнцыю, і святло, якое выпраменьваецца каля PN-пераходу, павінна праходзіць праз паўправадніковую сераду і асяроддзе ўпакоўкі самога чыпа, каб выйсці вонкі (паветра). Поўная эфектыўнасць увядзення току, квантавая эфектыўнасць люмінесцэнцыі выпраменьвання, эфектыўнасць вываду вонкавага святла чыпа і г.д., канчатковы толькі 30-40% энергіі, якая ўводзіцца ў светлавую энергію, а астатнія 60-70% энергіі ў асноўным адбываецца ў не- выпраменьванне складаная форма матрычнага пераўтварэння вібрацыі цяпла.
Павышэнне тэмпературы мікрасхемы ўзмоцніць нерадыяцыйны комплекс, яшчэ больш аслабіўшы светлавую эфектыўнасць. Таму што людзі суб'ектыўна думаюць, што магутныя святлодыёды не награваюцца, на самай справе так і ёсць. Шмат цяпла лёгка выклікае шмат праблем падчас выкарыстання. Акрамя таго, многія людзі, якія ўпершыню выкарыстоўваюць святлодыёды высокай магутнасці і не разумеюць, як эфектыўна вырашаць цеплавыя праблемы, робяць надзейнасць вытворчасці галоўнай праблемай. Такім чынам, вось некалькі пытанняў, давайце падумаем: ці выдзяляюць святлодыёды цяпло? Колькі цяпла ён можа вырабляць? Колькі цяпла вылучае святлодыёд?
Пад прамым напругай святлодыёда электроны атрымліваюць энергію ад крыніцы харчавання. Пад дзеяннем электрычнага поля электрычнае поле PN-пераходу пераадольваецца, і адбываецца пераход з вобласці N у вобласць P. Гэтыя электроны рэкамбінуюць з дзіркамі ў вобласці Р. Паколькі свабодныя электроны, якія дрэйфуюць у вобласць Р, маюць больш высокую энергію, чым валентныя электроны ў вобласці Р, электроны вяртаюцца ў стан з нізкай энергіяй падчас рэкамбінацыі, а лішак энергіі вызваляецца ў выглядзе фатонаў. Даўжыня хвалі выпраменьванага фатона звязана з рознасцю энергій Eg. Можна заўважыць, што вобласць выпраменьвання святла ў асноўным знаходзіцца каля PN-пераходу, а выпраменьванне святла з'яўляецца вынікам энергіі, якая вылучаецца пры рэкамбінацыі электронаў і дзірак. У паўправадніковым дыёдзе электроны будуць сутыкацца з супрацівам на працягу ўсяго шляху ад паўправадніковай зоны да паўправадніковай зоны. Проста з прынцыпу, фізічная структура паўправадніковага дыёда проста з прынцыпу, колькасць электронаў, выпраменьваных з адмоўнага электрода, і электронаў, якія вяртаюцца на станоўчы электрод паўправадніковага дыёда, аднолькавыя. Звычайныя дыёды, калі адбываецца рэкамбінацыя электронна-дзірачнай пары з-за фактару рознасці ўзроўняў энергіі, напрыклад, спектр вызваленага фатона не знаходзіцца ў бачным дыяпазоне.
На шляху ўнутры дыёда электроны спажываюць энергію з-за наяўнасці супраціву. Спажываная магутнасць адпавядае асноўным законам электронікі:
P = I2 R = I2 (RN + + RP) + IVTH
Заўвагі: RN - гэта супраціў цела зоны N
VTH - гэта напружанне ўключэння PN-пераходу
RP - аб'ёмнае супраціўленне вобласці P
Цепла, якое выдзяляецца за кошт спажыванай магутнасці:
Q = Pt
Дзе: t - час знаходжання на дыёдзе пад напругай.
Па сутнасці, святлодыёд ўсё яшчэ з'яўляецца паўправадніковым дыёдам. Такім чынам, калі святлодыёд працуе ў прамым кірунку, яго працоўны працэс адпавядае апісанню вышэй. Электрычная магутнасць, якую ён спажывае:
P LED = U LED × I LED
Дзе: U LED - гэта прамое напружанне на святлодыёднай крыніцы святла
I LED - гэта ток, які праходзіць праз святлодыёд
Спажываная электраэнергія ператвараецца ў цяпло і вылучаецца:
Q＝P LED × t
Заўвагі: t - час уключэння
Фактычна, энергія, якая выдзяляецца пры рэкамбінацыі электрона з дзіркай у вобласці P, не забяспечваецца непасрэдна знешнім крыніцай харчавання, але паколькі электрон знаходзіцца ў вобласці N, калі няма знешняга электрычнага поля, узровень яго энергіі вышэй чым у вобласці P. Узровень валентнага электрона вышэй, чым Eg. Калі ён дасягае вобласці P і рэкамбінуе з дзіркамі, каб стаць валентнымі электронамі ў вобласці P, ён вызваляе так шмат энергіі. Памер Eg вызначаецца самім матэрыялам і не мае нічога агульнага са знешнім электрычным полем. Роля вонкавага крыніцы харчавання для электрона - падштурхнуць яго да накіраванага руху і пераадолець ролю PN-пераходу.
Колькасць цяпла, якое выдзяляецца святлодыёдам, не мае нічога агульнага з эфектыўнасцю святла; няма ніякай залежнасці паміж тым, колькі працэнтаў электраэнергіі вырабляе святло, і тым, які працэнт электраэнергіі вырабляе цяпло. Дзякуючы разуменню паняццяў цеплавыдзялення, тэрмічнага супраціўлення і тэмпературы злучэння магутных святлодыёдаў, а таксама вывядзення тэарэтычных формул і вымярэння цеплавога супраціву, мы можам вывучыць фактычны дызайн упакоўкі, ацэнку і прымяненне магутных святлодыёдаў. Варта адзначыць, што кіраванне цяплом з'яўляецца ключавой праблемай на сучасным этапе нізкай светлавой эфектыўнасці святлодыёднай прадукцыі. Фундаментальнае павышэнне эфектыўнасці святла для памяншэння выпрацоўкі цеплавой энергіі - гэта дно чайніка. Гэта патрабуе вытворчасці мікрасхем, святлодыёднай упакоўкі і распрацоўкі прыкладных прадуктаў. Тэхнічны прагрэс ва ўсіх аспектах.
