Causas de la generación de calor de los LED
Al igual que las fuentes de luz convencionales, los diodos emisores de semiconductores (LED) también generan calor durante el funcionamiento, dependiendo de la eficiencia luminosa general. Bajo la acción de la energía eléctrica aplicada, la radiación de electrones y huecos se recombina para producir electroluminiscencia, y la luz irradiada cerca de la unión PN necesita pasar a través del medio semiconductor y el medio de empaquetamiento del propio chip para llegar al exterior (aire). Eficiencia integral de inyección de corriente, eficiencia cuántica de luminiscencia de radiación, eficiencia de extracción de luz externa del chip, etc., el 30-40% final de la energía de entrada se convierte en energía luminosa, y el 60-70% restante de su energía se produce principalmente en un no- Forma compleja de radiación de calor de conversión de vibración de matriz de puntos.
El aumento de la temperatura del chip mejorará el complejo sin radiación, debilitando aún más la eficiencia luminosa. Porque la gente piensa subjetivamente que los LED de alta potencia no calientan, de hecho, sí lo tienen. Mucho calor fácilmente causa muchos problemas durante el uso. Además, muchas personas que utilizan LED de alta potencia por primera vez y no entienden cómo resolver eficazmente los problemas térmicos, hacen que la fiabilidad de la producción se convierta en el principal problema. Entonces, aquí hay algunas preguntas en las que pensemos: ¿Los LED generan calor? ¿Cuánto calor puede producir? ¿Cuánto calor genera el LED?
Bajo el voltaje directo del LED, los electrones obtienen energía de la fuente de alimentación. Bajo la conducción del campo eléctrico, se supera el campo eléctrico de la unión PN y se produce la transición de la región N a la región P. Estos electrones se recombinan con los huecos de la región P. Dado que los electrones libres que se desplazan hacia la región P tienen mayor energía que los electrones de valencia en la región P, los electrones regresan a un estado de baja energía durante la recombinación y el exceso de energía se libera en forma de fotones. La longitud de onda del fotón emitido está relacionada con la diferencia de energía, por ejemplo. Se puede observar que el área de emisión de luz está principalmente cerca de la unión PN, y la emisión de luz es el resultado de la energía liberada por la recombinación de electrones y huecos. En un diodo semiconductor, los electrones encontrarán resistencia durante todo el viaje desde la zona del semiconductor a la zona del semiconductor. Simplemente desde el principio, la estructura física del diodo semiconductor es simplemente desde el principio, el número de electrones emitidos por el electrodo negativo y los electrones devueltos al electrodo positivo del diodo semiconductor son iguales. En los diodos ordinarios, cuando se produce la recombinación del par electrón-hueco, debido al factor de diferencia de nivel de energía, por ejemplo, el espectro de fotones liberados no está en el rango visible.
En su camino hacia el interior del diodo, los electrones consumen energía debido a la presencia de resistencia. La potencia consumida se ajusta a las leyes básicas de la electrónica:
P = I2 R = I2 (RN + + RP) + IVTH
Notas: RN es la resistencia corporal de la zona N.
VTH es el voltaje de encendido de la unión PN
RP es la resistencia masiva de la región P
El calor generado por la energía consumida es:
Q = Punto
Donde: t es el tiempo que se energiza el diodo.
En esencia, el LED sigue siendo un diodo semiconductor. Por lo tanto, cuando el LED funciona en dirección de avance, su proceso de funcionamiento se ajusta a la descripción anterior. La energía eléctrica que consume es:
LED P = LED U × LED I
Donde: U LED es el voltaje directo a través de la fuente de luz LED
I LED es la corriente que fluye a través del LED
La energía eléctrica consumida se convierte en calor y se libera:
Q＝P LED × t
Notas: t es el tiempo de encendido
De hecho, la energía liberada cuando el electrón se recombina con el hueco en la región P no es proporcionada directamente por la fuente de alimentación externa, sino que debido a que el electrón está en la región N, cuando no hay un campo eléctrico externo, su nivel de energía es mayor. que el de la región P. El nivel de electrones de valencia es más alto que el de Eg. Cuando llegue a la región P y se recombine con huecos para convertirse en electrones de valencia en la región P, liberará tanta energía. El tamaño de Eg está determinado por el propio material y no tiene nada que ver con el campo eléctrico externo. La función de la fuente de alimentación externa al electrón es empujarlo a moverse direccionalmente y superar la función de la unión PN.
La cantidad de calor generada por un LED no tiene nada que ver con la eficiencia lumínica; No existe relación entre qué porcentaje de energía eléctrica produce luz y el porcentaje restante de energía eléctrica produce calor. A través de la comprensión de los conceptos de generación de calor, resistencia térmica y temperatura de unión de LED de alta potencia y la derivación de fórmulas teóricas y mediciones de resistencia térmica, podemos estudiar el diseño de empaque, la evaluación y las aplicaciones de productos reales de LED de alta potencia. Cabe señalar que la gestión del calor es una cuestión clave en la etapa actual de baja eficiencia luminosa de los productos LED. La mejora fundamental de la eficiencia luminosa para reducir la generación de energía térmica es la parte inferior del hervidor. Esto requiere fabricación de chips, empaquetado de LED y desarrollo de productos de aplicaciones. Progreso tecnológico en todos los aspectos.
