Causas da xeración de calor dos LED
Do mesmo xeito que coas fontes de luz convencionais, os díodos emisores de semicondutores (LED) tamén xeran calor durante o funcionamento, dependendo da eficiencia luminosa global. Baixo a acción da enerxía eléctrica aplicada, a radiación de electróns e buratos recombina para producir electroluminiscencia, e a luz irradiada preto da unión PN precisa atravesar o medio semicondutor e o medio de embalaxe do propio chip para chegar ao exterior (aire). Eficiencia de inxección de corrente completa, eficiencia cuántica de luminiscencia de radiación, eficiencia de extracción de luz externa do chip, etc., o final só 30-40% da enerxía de entrada en enerxía luminosa, e o 60-70% restante da súa enerxía prodúcese principalmente nun non- forma complexa de radiación de calor de conversión de vibración de matriz de puntos.
O aumento da temperatura do chip mellorará o complexo sen radiación, debilitando aínda máis a eficiencia luminosa. Porque a xente pensa subxectivamente que os LED de alta potencia non teñen calor, de feito, si. Moita calor causa facilmente moitos problemas durante o uso. Ademais, moitas persoas que usan LED de alta potencia por primeira vez e non entenden como resolver eficazmente os problemas térmicos, facendo que a fiabilidade da produción se converta no principal problema. Entón, aquí tes algunhas preguntas nas que pensemos: ¿Os LED xeran calor? Canta calor pode producir? Canta calor xera o LED?
Baixo a tensión directa do LED, os electróns obteñen enerxía da fonte de alimentación. Baixo o impulso do campo eléctrico, o campo eléctrico da unión PN é superado e prodúcese a transición da rexión N á rexión P. Estes electróns recombínanse cos buratos da rexión P. Dado que os electróns libres que derivan na rexión P teñen maior enerxía que os electróns de valencia na rexión P, os electróns volven a un estado de baixa enerxía durante a recombinación e o exceso de enerxía liberase en forma de fotóns. A lonxitude de onda do fotón emitido está relacionada coa diferenza de enerxía Por exemplo. Pódese ver que a zona de emisión de luz está principalmente preto da unión PN, e a emisión de luz é o resultado da enerxía liberada pola recombinación de electróns e buratos. Nun díodo semicondutor, os electróns atoparán resistencia durante toda a viaxe desde a zona de semicondutores ata a zona de semicondutores. Simplemente a partir do principio, a estrutura física do díodo semicondutor é simplemente a partir do principio, o número de electróns emitidos polo electrodo negativo e os electróns devoltos ao electrodo positivo do díodo semicondutor son iguais. Díodos ordinarios, cando se produce a recombinación de pares electrón-buraco, debido ao factor da diferenza de nivel de enerxía. Por exemplo, o espectro de fotóns liberados non está no rango visible.
No camiño dentro do díodo, os electróns consomen enerxía debido á presenza de resistencia. A enerxía consumida axústase ás leis básicas da electrónica:
P = I2 R = I2 (RN + + RP) + IVTH
Notas: RN é a resistencia corporal da zona N
VTH é a tensión de conexión da unión PN
RP é a resistencia a granel da rexión P
A calor xerada pola enerxía consumida é:
Q = Pt
Onde: t é o tempo en que se activa o díodo.
En esencia, o LED aínda é un díodo semicondutor. Polo tanto, cando o LED está a traballar na dirección cara adiante, o seu proceso de traballo está de acordo coa descrición anterior. A enerxía eléctrica que consume é:
P LED = U LED × I LED
Onde: U LED é a tensión directa na fonte de luz LED
I LED é a corrente que circula polo LED
A enerxía eléctrica consumida convértese en calor e liberase:
Q＝P LED × t
Notas: t é o tempo de acendido
De feito, a enerxía liberada cando o electrón se recombina co buraco da rexión P non é proporcionada directamente pola fonte de alimentación externa, senón porque o electrón está na rexión N, cando non hai campo eléctrico externo, o seu nivel de enerxía é maior. que a da rexión P. O nivel de electróns de valencia é maior que por exemplo. Cando chega á rexión P e se recombina cos buratos para converterse en electróns de valencia na rexión P, liberará tanta enerxía. O tamaño de Eg está determinado polo propio material e non ten nada que ver co campo eléctrico externo. O papel da fonte de alimentación externa ao electrón é empurralo para moverse direccionalmente e superar o papel da unión PN.
A cantidade de calor xerada por un LED non ten nada que ver coa eficiencia lumínica; non hai relación entre que porcentaxe de enerxía eléctrica produce luz e a porcentaxe restante de enerxía eléctrica produce calor. A través da comprensión dos conceptos de xeración de calor, resistencia térmica e temperatura de unión dos LED de alta potencia e a derivación de fórmulas teóricas e medicións de resistencia térmica, podemos estudar o deseño real de envases, avaliación e aplicacións dos produtos LED de alta potencia. Nótese que a xestión da calor é unha cuestión clave na fase actual de baixa eficiencia luminosa dos produtos LED. Mellorar fundamentalmente a eficiencia luminosa para reducir a xeración de enerxía térmica é o fondo da chaleira. Isto require a fabricación de chips, embalaxe LED e desenvolvemento de produtos de aplicación. Progreso tecnolóxico en todos os aspectos.
