Kaŭzoj de Varmo Generacio de LED
Kiel kun konvenciaj lumfontoj, duonkonduktaĵaj elsendaj diodoj (LED) ankaŭ generas varmecon dum operacio, depende de la totala luma efikeco. Sub la ago de aplikata elektra energio, la radiado de elektronoj kaj truoj rekombinas por produkti elektrolumineskon, kaj la lumo radiata proksime de la PN-krucvojo bezonas pasi tra la duonkondukta medio kaj pakmedio de la blato mem por atingi la eksteron (aero). Ampleksa nuna injekto efikeco, radiado luminesko kvantuma efikeco, blato ekstera lumo eltiro efikeco, ktp, la fina nur 30-40% de la eniga energio en lumenergio, kaj la ceteraj 60-70% de ĝia energio ĉefe okazas en ne- radiado kompleksa formo de punktomatrico vibra konvertiĝo varmo.
La pliiĝo de blattemperaturo plifortigos la senradian komplekson, plue malfortigante la helan efikecon. Ĉar homoj subjektive pensas, ke alt-potencaj LED-oj ne havas varmegon, fakte jes. Multa varmo facile kaŭzas multajn problemojn dum uzo. Krome, multaj homoj, kiuj uzas altan potencon LED-oj unuafoje kaj ne komprenas kiel efike solvi termikajn problemojn, igante produktadfidindecon fariĝi la ĉefa problemo. Do jen kelkaj demandoj, pri kiuj ni pensu: Ĉu la LED-oj havas iun varmon generitan? Kiom da varmo ĝi povas produkti? Kiom da varmo generas la LED?
Sub la antaŭa tensio de la LED, la elektronoj akiras energion de la elektroprovizo. Sub la veturado de la elektra kampo, la elektra kampo de la PN-krucvojo estas venkita, kaj la transiro de la N-regiono al la P-regiono okazas. Tiuj elektronoj rekombinas kun la truoj en la P-regiono. Ĉar la liberaj elektronoj drivantaj en la P-regionon havas pli altan energion ol la valentelektronoj en la P-regiono, la elektronoj revenas al malaltenergia stato dum rekombinigo, kaj la troa energio estas liberigita en la formo de fotonoj. La ondolongo de la elsendita fotono rilatas al la energidiferenco Ekz. Videblas, ke la lum-elsenda areo estas plejparte proksime de la PN-krucvojo, kaj lum-emisio estas la rezulto de la energio liberigita per la rekombino de elektronoj kaj truoj. En duonkonduktaĵodiodo, elektronoj renkontos reziston dum la tuta vojaĝo de la duonkonduktaĵozono ĝis la duonkonduktaĵozono. Simple de la principo, la fizika strukturo de la duonkondukta diodo estas simple de la principo, la nombro da elektronoj elsenditaj de la negativa elektrodo kaj la elektronoj resenditaj al la pozitiva elektrodo de la duonkondukta diodo estas egalaj. Ordinaraj diodoj, kiam elektron-trua paro rekombinigo okazas, pro la faktoro de energiniveldiferenco Ekz., la liberigita fotona spektro ne estas en la videbla gamo.
Survoje ene de la diodo, elektronoj konsumas potencon pro la ĉeesto de rezisto. La konsumita potenco konformas al la bazaj leĝoj de elektroniko:
P = I2 R = I2 (RN + + RP) + IVTH
Notoj: RN estas la korporezisto de la N-zono
VTH estas la enŝaltita tensio de la PN-krucvojo
RP estas la groca rezisto de la P-regiono
La varmo generita per la konsumita potenco estas:
Q = Pt
Kie: t estas la tempo kiam la diodo estas energiigita.
En esenco, la LED ankoraŭ estas duonkondukta diodo. Tial, kiam la LED funkcias en la antaŭa direkto, ĝia laborprocezo konformas al la supra priskribo. La elektra potenco kiun ĝi konsumas estas:
P LED = U LED × I LED
Kie: U LED estas la antaŭa tensio trans la LED-lumfonto
I LED estas la fluo fluanta tra la LED
La elektra potenco konsumita estas konvertita en varmecon kaj liberigita:
Q＝P LED × t
Notoj: t estas la ŝaltita tempo
Fakte, la energio liberigita kiam la elektrono rekombinas kun la truo en la P-regiono ne estas rekte provizita de la ekstera elektroprovizo, sed ĉar la elektrono estas en la N-regiono, kiam ne ekzistas ekstera elektra kampo, ĝia energinivelo estas pli alta. ol tiu de la P-regiono. Valence elektrona nivelo estas pli alta ol Ekz. Kiam ĝi atingas la P-regionon kaj rekombinas kun truoj por iĝi valentelektronoj en la P-regiono, ĝi liberigos tiom da energio. La grandeco de Eg estas determinita de la materialo mem kaj havas nenion komunan kun la ekstera elektra kampo. La rolo de la ekstera elektroprovizo al la elektrono estas puŝi ĝin por moviĝi direkte kaj venki la rolon de la PN-krucvojo.
La kvanto de varmo generita de LED havas nenion komunan kun lum-efikeco; ekzistas neniu rilato inter kiu procento de elektra potenco produktas lumon, kaj la restanta procento de elektra potenco produktas varmon. Per la kompreno de la konceptoj de varmoproduktado, termika rezisto kaj kuniĝtemperaturo de alt-potencaj LED-oj kaj la derivado de teoriaj formuloj kaj termika rezistmezurado, ni povas studi la realan pakaĵdezajnon, taksadon kaj produktajn aplikojn de alt-potencaj LED-oj. Oni devas rimarki, ke varmoadministrado estas ŝlosila afero en la nuna stadio de malalta hela efikeco de LED-produktoj. Fundamente plibonigi luma efikeco por redukti la generacion de varmega energio estas la fundo de la kaldrono. Ĉi tio postulas fabrikadon de blatoj, pakado de LED kaj disvolvo de aplikaĵa produkto. Teknologia progreso en ĉiuj aspektoj.
