De oarsaken fan LED's Heat Generation
Lykas by konvinsjonele ljochtboarnen generearje semiconductor emitting diodes (LED's) ek waarmte tidens operaasje, ôfhinklik fan 'e totale ljochteffisjinsje. Under de aksje fan tapaste elektryske enerzjy rekombinearret de útstrieling fan elektroanen en gatten om elektroluminescence te produsearjen, en it ljocht útstriele by de PN-knooppunt moat troch it semiconductor-medium en it ynpakmedium fan 'e chip sels passe om de bûtenkant (loft) te berikken. Wiidweidige hjoeddeistige ynjeksje effisjinsje, strieling luminescence kwantum effisjinsje, chip eksterne ljocht winning effisjinsje, ensfh, de lêste mar 30-40% fan de ynfier enerzjy yn ljocht enerzjy, en de oerbleaune 60-70% fan syn enerzjy benammen komt yn in net- strieling komplekse foarm fan dot-matrix trilling konverzje waarmte.
De ferheging fan chiptemperatuer sil it net-stralingskompleks ferbetterje, en de ljochte effisjinsje fierder ferswakke. Om't minsken subjektyf tinke dat LED's mei hege krêft gjin waarmte hawwe, dogge se dat. In protte waarmte makket maklik in protte problemen by gebrûk. Boppedat, in protte minsken dy't brûke hege macht LED's foar de earste kear en net begripe hoe effektyf oplosse thermyske problemen, wêrtroch produksje betrouberens wurden it wichtichste probleem. Dat hjir binne wat fragen litte wy tinke oan: Binne de LED's waarmte generearre? Hoefolle waarmte kin it produsearje? Hoefolle waarmte generearret de LED?
Under de foarút spanning fan de LED, de elektroanen krije enerzjy út de macht oanbod. Under it oandriuwen fan it elektryske fjild wurdt it elektryske fjild fan it PN-knooppunt oerwûn, en komt de oergong fan 'e N-regio nei de P-regio foar. Dizze elektroanen rekombinearje mei de gatten yn 'e P-regio. Sûnt de frije elektroanen dy't yn 'e P-regio driuwe, hegere enerzjy hawwe as de valenselektroanen yn' e P-regio, geane de elektroanen werom nei in lege enerzjystatus by rekombinaasje, en wurdt de oerstallige enerzjy frijlitten yn 'e foarm fan fotonen. De golflingte fan it útstjoerde foton is relatearre oan it enerzjyferskil Bgl. It kin sjoen wurde dat it ljocht-emittearjende gebiet benammen tichtby it PN-knooppunt is, en ljochtútstjit is it resultaat fan 'e enerzjy dy't frijkomt troch de rekombinaasje fan elektroanen en gatten. Yn in semiconductor diode, elektroanen sille tsjinkomme wjerstân tidens de hiele reis fan de semiconductor sône nei de semiconductor sône. Simpelwei út it prinsipe, de fysike struktuer fan de semiconductor diode is gewoan út it prinsipe, it oantal elektroanen útstjoerd út de negative elektrodes en de elektroanen werom nei de positive elektrodes fan de semiconductor diode binne gelyk. Gewoane diodes, doe't elektron-gat pear rekombinaasje optreedt, fanwege de faktor fan enerzjy nivo ferskil Bygelyks, de frijjûn foton spektrum is net yn it sichtbere berik.
Op 'e wei yn' e diode konsumearje elektroanen macht fanwege de oanwêzigens fan ferset. De konsumearre krêft komt oerien mei de basiswetten fan elektroanika:
P = I2 R = I2 (RN + + RP) + IVTH
Opmerkingen: RN is de lichemsferset fan 'e N-sône
VTH is de oansetspanning fan it PN-knooppunt
RP is de bulk ferset fan 'e P-regio
De waarmte generearre troch de konsumearre macht is:
Q = Pt
Wêr: t is de tiid dat de diode bekrêftige wurdt.
Yn wêzen is de LED noch in semiconductor diode. Dêrom, as de LED yn 'e foarút rjochting wurket, komt har wurkproses oerien mei de boppesteande beskriuwing. De elektryske krêft dy't it verbruikt is:
P LED = U LED × I LED
Wêr: U LED is de foarút spanning oer de LED ljocht boarne
I LED is de stroom dy't troch de LED streamt
De konsumearre elektryske krêft wurdt omset yn waarmte en frijlitten:
Q＝P LED × t
Opmerkingen: t is de tiid foar oanset
Yn feite is de enerzjy dy't frijkomt as it elektroan rekombinearret mei it gat yn 'e P-regio net direkt troch de eksterne stroomfoarsjenning levere, mar om't it elektroan yn' e N-regio is, as der gjin ekstern elektrysk fjild is, is har enerzjynivo heger dan dy fan de P-regio. Valence elektron nivo is heger as bgl. As it de P-regio berikt en rekombinearret mei gatten om valenselektroanen yn 'e P-regio te wurden, sil it safolle enerzjy frijlitte. De grutte fan Eg wurdt bepaald troch it materiaal sels en hat neat te krijen mei it eksterne elektryske fjild. De rol fan 'e eksterne stroomfoarsjenning nei it elektroan is om it te triuwen om rjochting te bewegen en de rol fan' e PN-knooppunt te oerwinnen.
De hoemannichte waarmte generearre troch in LED hat neat te krijen mei ljocht effisjinsje; der is gjin relaasje tusken hokker persintaazje fan elektryske krêft produsearret ljocht, en it oerbleaune persintaazje fan elektryske krêft produsearret waarmte. Troch it begryp fan 'e begripen fan waarmtegeneraasje, thermyske ferset en knooppunttemperatuer fan LED's mei hege krêft en de ôflieding fan teoretyske formules en mjittingen fan thermyske wjerstân, kinne wy it eigentlike ferpakkingsûntwerp, evaluaasje en produktapplikaasjes fan LED's mei hege krêft studearje. It moat opmurken wurde dat waarmtebehear in wichtich probleem is yn it hjoeddeistige stadium fan lege ljochteffisjinsje fan LED-produkten. Yn prinsipe ferbetterjen fan ljochte effisjinsje om de generaasje fan waarmte-enerzjy te ferminderjen is de boaiem fan 'e tsjettel. Dit fereasket chipfabryk, LED-ferpakking en ûntwikkeling fan tapassingsprodukten. Technyske foarútgong yn alle aspekten.
