Cause di a generazione di calore di LED
Cum'è cù e fonti di luce cunvinziunali, i diodi emittenti di semiconduttori (LED) generanu ancu calore durante u funziunamentu, secondu l'efficienza luminosa generale. Sutta l'azzione di l'energia elettrica applicata, a radiazione di l'elettroni è i buchi recombines per pruduce l'elettroluminescenza, è a luce radiata vicinu à a junction PN hà bisognu di passà à traversu u mediu semiconductor è u mediu di imballaggio di u chip stessu per ghjunghje à l'esternu (aria). Efficienza di iniezione di corrente cumpleta, efficienza quantum di luminescenza di radiazione, efficienza di estrazione di luce esterna chip, etc., u finale solu 30-40% di l'energia di input in energia luminosa, è u restu 60-70% di a so energia si trova principalmente in un non- radiazzioni cumplessu forma di dot-matrix vibration cunversione calori.
L'aumentu di a temperatura di u chip rinfurzà u cumplessu senza radiazione, debilitandu ancu più l'efficienza luminosa. Perchè e persone pensanu subjectively chì i LED d'alta putenza ùn anu micca calore, in fattu, facenu. Un saccu di calore facilmente causa assai prublemi durante l'usu. Inoltre, assai persone chì utilizanu LED d'alta putenza per a prima volta è ùn capiscenu micca cumu risolve in modu efficace i prublemi termali, facendu chì a fiducia di a produzzione diventa u prublema principali. Allora eccu alcune dumande chì pensemu: I LED anu qualchì calore generatu? Quantu calore pò pruduce? Quantu calore genera u LED?
Sottu u voltage di u LED, l'elettroni ottene energia da u supply power. Sutta a guida di u campu elettricu, u campu elettricu di a junction PN hè superatu, è a transizione da a regione N à a regione P si trova. Questi elettroni ricombinanu cù i buchi in a regione P. Siccomu l'elettroni liberi drifting in a regione P anu una energia più altu ch'è l'elettroni di valenza in a regione P, l'elettroni tornanu à un statu di bassa energia durante a recombinazione, è l'energia eccessiva hè liberata in forma di fotoni. A lunghezza d'onda di u fotònu emessu hè in relazione cù a diffarenza d'energia Per esempiu. Pò esse vistu chì l'area di emissione di luce hè principalmente vicinu à a junction PN, è l'emissione di luce hè u risultatu di l'energia liberata da a recombinazione di l'elettroni è i buchi. In un diodu semiconductor, l'elettroni scontranu resistenza durante tuttu u viaghju da a zona di semiconductor à a zona di semiconductor. Simply da u principiu, a struttura fisica di u diodu semiconductor hè simplicemente da u principiu, u numeru di l'elettroni emessi da l'elettrodu negativu è l'elettroni riturnati à l'elettrodu pusitivu di u diodu semiconductor sò uguali. Diodi ordinariu, quandu a ricombinazione di coppie elettroni-buchi si trova, per via di u fattore di differenza di livellu d'energia Per esempiu, u spettru di fotoni liberatu ùn hè micca in a gamma visibile.
In u caminu in u diodu, l'elettroni cunsumanu u putere per a presenza di resistenza. A putenza cunsumata cunforma à e lege basi di l'elettronica:
P = I2 R = I2 (RN + + RP) + IVTH
Note: RN hè a resistenza di u corpu di a zona N
VTH hè a tensione di attivazione di a junction PN
RP hè a resistenza di massa di a regione P
U calore generatu da a putenza cunsumata hè:
Q = Pt
Induve: t hè u tempu chì u diodu hè energizatu.
In essenza, u LED hè sempre un diodu semiconductor. Dunque, quandu u LED hè travagliatu in a direzzione avanti, u so prucessu di travagliu cunforma à a descrizzione sopra. L'energia elettrica chì cunsuma hè:
P LED = U LED × I LED
Induve: U LED hè a tensione in avanti attraversu a fonte di luce LED
I LED hè u currente chì passa per u LED
L'energia elettrica cunsumata hè cunvertita in calore è liberata:
Q＝P LED × t
Note: t hè u tempu di accensione
In fattu, l'energia liberata quandu l'elettrone recombines cù u pirtusu in a regione P ùn hè micca furnita direttamente da l'alimentazione esterna, ma perchè l'elettrone hè in a regione N, quandu ùn ci hè micca un campu elettricu esternu, u so livellu d'energia hè più altu. chè quella di a regione P. Livellu di l'elettroni di valenza hè più altu ch'è Eg. Quandu ghjunghje à a regione P è recombines cù i buchi per diventà elettroni di valenza in a regione P, liberarà tanta energia. A dimensione di Eg hè determinata da u materiale stessu è ùn hà nunda di fà cù u campu elettricu esternu. U rolu di l'alimentazione esterna à l'elettrone hè di spinghjallu per muvimenti direzzione è superà u rolu di a junction PN.
A quantità di calore generata da un LED ùn hà nunda di fà cù l'efficienza luminosa; ùn ci hè micca una relazione trà quale percentuale di l'energia elettrica produce luce, è u percentualità restante di l'energia elettrica produce calore. Attraversu a cunniscenza di i cuncetti di generazione di calore, resistenza termale è temperatura di junction di LED high-putere è a derivazione di formule teorichi è misurazioni di resistenza termale, pudemu studià u disignu di l'imballu attuale, valutazione è applicazioni di produttu di LED d'alta putenza. Si deve esse nutatu chì a gestione di u calore hè un prublema chjave in u stadiu attuale di bassa efficienza luminosa di i prudutti LED. A migliurà fundamentale l'efficienza luminosa per riduce a generazione di energia di calore hè u fondu di u caldu. Questu hè bisognu di fabricazione di chip, imballaggio LED è sviluppu di produttu d'applicazione. U prugressu tecnologicu in tutti l'aspetti.
