LED-valojen lämmönmuodostuksen syyt
Kuten tavanomaisissa valonlähteissä, myös puolijohdediodit (LED) tuottavat lämpöä käytön aikana kokonaisvalon tehokkuudesta riippuen. Käytetyn sähköenergian vaikutuksesta elektronien ja reikien säteily yhdistyy tuottaen elektroluminesenssia, ja PN-liitoksen lähellä säteilevän valon on läpäistävä itse sirun puolijohdeväliaine ja pakkausväliaine päästäkseen ulos (ilmaan). Kattava virransyötön tehokkuus, säteilyn luminesenssin kvanttitehokkuus, sirun ulkoisen valon erotustehokkuus jne., vain 30-40 % syöttöenergiasta valoenergiaksi ja loput 60-70 % sen energiasta tapahtuu pääasiassa ei- pistematriisivärähtelymuunnoslämmön säteilykompleksimuoto.
Sirun lämpötilan nousu lisää ei-säteilykompleksia, mikä heikentää edelleen valotehokkuutta. Koska ihmiset subjektiivisesti ajattelevat, että suuritehoisilla LEDeillä ei ole lämpöä, itse asiassa heillä on. Suuri lämpö aiheuttaa helposti monia ongelmia käytön aikana. Lisäksi monet ihmiset, jotka käyttävät suuritehoisia LED-valoja ensimmäistä kertaa eivätkä ymmärrä, kuinka tehokkaasti ratkaista lämpöongelmia, jolloin tuotannon luotettavuudesta tulee suurin ongelma. Joten tässä on joitain kysymyksiä, joita meidän on mietittävä: Syntyykö LED-valoissa lämpöä? Kuinka paljon lämpöä se voi tuottaa? Kuinka paljon lämpöä LED tuottaa?
LEDin myötäsuuntaisen jännitteen alaisena elektronit saavat energiaa virtalähteestä. Sähkökentän ohjauksessa PN-liitoksen sähkökenttä voitetaan ja siirtyminen N-alueelta P-alueelle tapahtuu. Nämä elektronit yhdistyvät uudelleen P-alueen reikien kanssa. Koska P-alueelle ajautuvilla vapailla elektroneilla on suurempi energia kuin P-alueen valenssielektroneilla, elektronit palaavat matalaenergiseen tilaan rekombinaation aikana ja ylimääräinen energia vapautuu fotonien muodossa. Emitoituneen fotonin aallonpituus liittyy energiaeroon Esim. Voidaan nähdä, että valoa emittoiva alue on pääosin lähellä PN-liitosta ja valoemissio on seurausta elektronien ja reikien rekombinaatiosta vapautuvasta energiasta. Puolijohdediodissa elektronit kohtaavat vastuksen koko matkan aikana puolijohdevyöhykkeeltä puolijohdealueelle. Yksinkertaisesti periaatteesta puolijohdediodin fysikaalinen rakenne on yksinkertaisesti periaatteesta, negatiivisesta elektrodista emittoivien elektronien ja puolijohdediodin positiiviselle elektrodille palautettujen elektronien lukumäärä on yhtä suuri. Tavalliset diodit, kun elektroni-aukko-parin rekombinaatio tapahtuu, johtuen energiatasoeron tekijästä Esim. vapautunut fotonispektri ei ole näkyvällä alueella.
Matkalla diodin sisään elektronit kuluttavat tehoa vastuksen läsnäolon vuoksi. Kulutettu teho noudattaa elektroniikan peruslakeja:
P = I2 R = I2 (RN + + RP) + IVTH
Huomautuksia: RN on kehon vastus N-alueella
VTH on PN-liitoksen käynnistysjännite
RP on P-alueen bulkkiresistanssi
Kulutetun sähkön tuottama lämpö on:
Q = Pt
Missä: t on aika, jolloin diodi on jännittynyt.
Pohjimmiltaan LED on edelleen puolijohdediodi. Siksi, kun LED toimii eteenpäin, sen työprosessi on yllä olevan kuvauksen mukainen. Sen käyttämä sähköteho on:
P LED = U LED × I LED
Missä: U-LED on eteenpäin suuntautuva jännite LED-valonlähteen yli
I LED on LEDin läpi kulkeva virta
Kulutettu sähköteho muunnetaan lämmöksi ja vapautuu:
Q＝P LED × t
Huomautuksia: t on käynnistysaika
Itse asiassa energia, joka vapautuu, kun elektroni yhdistyy P-alueen aukkoon, ei tule suoraan ulkoisesta virtalähteestä, mutta koska elektroni on N-alueella, kun ulkoista sähkökenttää ei ole, sen energiataso on korkeampi. kuin P-alueen. Valenssielektronitaso on korkeampi kuin esim. Kun se saavuttaa P-alueen ja yhdistyy uudelleen reikien kanssa valenssielektroneiksi P-alueella, se vapauttaa niin paljon energiaa. Eg:n koon määrää itse materiaali, eikä sillä ole mitään tekemistä ulkoisen sähkökentän kanssa. Elektronin ulkoisen virtalähteen tehtävänä on työntää se liikkumaan suunnassa ja voittaa PN-liitoksen rooli.
LEDin tuottamalla lämmön määrällä ei ole mitään tekemistä valotehokkuuden kanssa; ei ole suhdetta sen välillä, kuinka suuri prosenttiosuus sähkötehosta tuottaa valoa ja jäljellä oleva prosenttiosuus sähköstä tuottaa lämpöä. Suurtehoisten LEDien lämmöntuotannon, lämmönresistanssin ja liitoslämpötilan käsitteiden ymmärtämisen sekä teoreettisten kaavojen ja lämpöresistanssimittausten johtamisen avulla voimme tutkia suuritehoisten LEDien todellista pakkaussuunnittelua, arviointia ja tuotesovelluksia. On huomattava, että lämmönhallinta on avainkysymys LED-tuotteiden nykyisessä matalan valotehokkuuden vaiheessa. Pohjimmiltaan parantava valotehokkuus lämpöenergian tuotannon vähentämiseksi on vedenkeittimen pohja. Tämä edellyttää sirujen valmistusta, LED-pakkausta ja sovellustuotekehitystä. Tekninen kehitys kaikin puolin.
