Causes de la génération de chaleur des LED
Comme les sources lumineuses conventionnelles, les diodes électroluminescentes (LED) génèrent également de la chaleur pendant leur fonctionnement, en fonction de l'efficacité lumineuse globale. Sous l'action de l'énergie électrique appliquée, le rayonnement des électrons et des trous se recombine pour produire de l'électroluminescence, et la lumière rayonnée près de la jonction PN doit traverser le milieu semi-conducteur et le milieu de couverture de la puce elle-même pour atteindre l'extérieur (l'air). Efficacité globale d'injection de courant, efficacité quantique de rayonnement luminescence, efficacité d'extraction de lumière externe de la puce, etc., la finale seulement 30 à 40 % de l'énergie d'entrée en énergie lumineuse, et les 60 à 70 % restants de son énergie se produisent principalement dans un environnement non- forme complexe de rayonnement de chaleur de conversion de vibration matricielle.
L'augmentation de la température de la puce améliorera le complexe de non-rayonnement, affaiblissant encore davantage l'efficacité lumineuse. Parce que les gens pensent subjectivement que les LED haute puissance ne dégagent pas de chaleur, c’est en fait le cas. Une grande chaleur provoque facilement de nombreux problèmes lors de l'utilisation. De plus, de nombreuses personnes qui utilisent des LED haute puissance pour la première fois ne comprennent pas comment résoudre efficacement les problèmes thermiques, ce qui fait de la fiabilité de la production le principal problème. Voici donc quelques questions auxquelles réfléchissons : les LED génèrent-elles de la chaleur ? Quelle quantité de chaleur peut-il produire ? Quelle quantité de chaleur la LED génère-t-elle ?
Sous la tension directe de la LED, les électrons obtiennent de l’énergie de l’alimentation. Sous l’action du champ électrique, le champ électrique de la jonction PN est surmonté et la transition de la région N à la région P se produit. Ces électrons se recombinent avec les trous de la région P. Étant donné que les électrons libres dérivant dans la région P ont une énergie plus élevée que les électrons de valence dans la région P, les électrons reviennent à un état de faible énergie pendant la recombinaison et l'excès d'énergie est libéré sous forme de photons. La longueur d'onde du photon émis est liée à la différence d'énergie Eg. On peut voir que la zone émettrice de lumière se trouve principalement à proximité de la jonction PN et que l'émission de lumière est le résultat de l'énergie libérée par la recombinaison des électrons et des trous. Dans une diode semi-conductrice, les électrons rencontreront une résistance pendant tout le trajet de la zone semi-conductrice à la zone semi-conductrice. Simplement du principe, la structure physique de la diode semi-conductrice découle simplement du principe, le nombre d'électrons émis par l'électrode négative et le nombre d'électrons renvoyés à l'électrode positive de la diode semi-conductrice sont égaux. Diodes ordinaires, lorsque la recombinaison de paires électron-trou se produit, en raison du facteur de différence de niveau d'énergie, par exemple, le spectre de photons libérés n'est pas dans la plage visible.
En chemin à l’intérieur de la diode, les électrons consomment de l’énergie en raison de la présence d’une résistance. La puissance consommée est conforme aux lois fondamentales de l’électronique :
P = I2 R = I2 (RN + + RP) + IVTH
Notes : RN est la résistance corporelle de la zone N
VTH est la tension d'activation de la jonction PN
RP est la résistance globale de la région P
La chaleur générée par la puissance consommée est :
Q = Pt
Où : t est le moment où la diode est alimentée.
Essentiellement, la LED est toujours une diode semi-conductrice. Par conséquent, lorsque la LED fonctionne vers l’avant, son processus de fonctionnement est conforme à la description ci-dessus. La puissance électrique consommée est de :
LED P = LED U × LED I
Où : U LED est la tension directe aux bornes de la source de lumière LED.
I LED est le courant qui traverse la LED
La puissance électrique consommée est transformée en chaleur et restituée :
Q＝P LED × t
Notes : c'est l'heure de mise sous tension
En fait, l'énergie libérée lorsque l'électron se recombine avec le trou dans la région P n'est pas directement fournie par l'alimentation externe, mais comme l'électron est dans la région N, lorsqu'il n'y a pas de champ électrique externe, son niveau d'énergie est plus élevé. que celle de la région P. Le niveau d'électrons de Valence est supérieur à Eg. Lorsqu’il atteint la région P et se recombine avec des trous pour devenir des électrons de valence dans la région P, il libère beaucoup d’énergie. La taille de Eg est déterminée par le matériau lui-même et n'a rien à voir avec le champ électrique externe. Le rôle de l’alimentation externe de l’électron est de le pousser à se déplacer directionnellement et de surmonter le rôle de la jonction PN.
La quantité de chaleur générée par une LED n’a rien à voir avec l’efficacité lumineuse ; il n’y a aucune relation entre le pourcentage d’énergie électrique qui produit de la lumière et le pourcentage restant d’énergie électrique qui produit de la chaleur. Grâce à la compréhension des concepts de génération de chaleur, de résistance thermique et de température de jonction des LED haute puissance et à la dérivation de formules théoriques et de mesures de résistance thermique, nous pouvons étudier la conception réelle de l'emballage, l'évaluation et les applications de produits des LED haute puissance. Il convient de noter que la gestion de la chaleur est un problème clé au stade actuel de faible efficacité lumineuse des produits LED. Le fond de la bouilloire améliore fondamentalement l’efficacité lumineuse pour réduire la génération d’énergie thermique. Cela nécessite la fabrication de puces, le conditionnement des LED et le développement de produits d'application. Le progrès technologique sous tous ses aspects.
