LED ની હીટ જનરેશનના કારણો
પરંપરાગત પ્રકાશ સ્રોતોની જેમ, સેમિકન્ડક્ટર એમિટિંગ ડાયોડ્સ (LEDs) પણ એકંદર તેજસ્વી કાર્યક્ષમતા પર આધાર રાખીને, ઓપરેશન દરમિયાન ગરમી ઉત્પન્ન કરે છે. લાગુ વિદ્યુત ઉર્જાની ક્રિયા હેઠળ, ઇલેક્ટ્રોન અને છિદ્રોના કિરણોત્સર્ગ ઇલેક્ટ્રોલ્યુમિનેસેન્સ ઉત્પન્ન કરવા માટે ફરીથી સંયોજિત થાય છે, અને PN જંકશનની નજીક રેડિયેટેડ પ્રકાશને બહાર (હવા) સુધી પહોંચવા માટે સેમિકન્ડક્ટર માધ્યમ અને ચિપના પેકિંગ માધ્યમમાંથી પસાર થવાની જરૂર છે. વ્યાપક વર્તમાન ઇન્જેક્શન કાર્યક્ષમતા, રેડિયેશન લ્યુમિનેસેન્સ ક્વોન્ટમ કાર્યક્ષમતા, ચિપ બાહ્ય પ્રકાશ નિષ્કર્ષણ કાર્યક્ષમતા, વગેરે, અંતિમ માત્ર 30-40% ઇનપુટ ઊર્જા પ્રકાશ ઊર્જામાં, અને બાકીની 60-70% ઊર્જા મુખ્યત્વે બિન-ઉર્જામાં થાય છે. ડોટ-મેટ્રિક્સ સ્પંદન રૂપાંતર ગરમીનું રેડિયેશન જટિલ સ્વરૂપ.
ચિપના તાપમાનમાં વધારો બિન-કિરણોત્સર્ગ સંકુલને વધારશે, તેજસ્વી કાર્યક્ષમતાને વધુ નબળી બનાવશે. કારણ કે લોકો વ્યક્તિલક્ષી રીતે વિચારે છે કે ઉચ્ચ શક્તિવાળા એલઇડીમાં ગરમી નથી, હકીકતમાં, તેઓ કરે છે. ઘણી બધી ગરમી સરળતાથી ઉપયોગ દરમિયાન ઘણી સમસ્યાઓનું કારણ બને છે. વધુમાં, ઘણા લોકો કે જેઓ પ્રથમ વખત ઉચ્ચ પાવર એલઇડીનો ઉપયોગ કરે છે અને થર્મલ સમસ્યાઓને અસરકારક રીતે કેવી રીતે હલ કરવી તે સમજી શકતા નથી, જેના કારણે ઉત્પાદનની વિશ્વસનીયતા મુખ્ય સમસ્યા બની જાય છે. તો અહીં કેટલાક પ્રશ્નો છે જે આપણે વિચારીએ: શું એલઈડી કોઈ ગરમી ઉત્પન્ન કરે છે? તે કેટલી ગરમી ઉત્પન્ન કરી શકે છે? LED કેટલી ગરમી ઉત્પન્ન કરે છે?
એલઇડીના ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ હેઠળ, ઇલેક્ટ્રોન પાવર સપ્લાયમાંથી ઊર્જા મેળવે છે. ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડના ડ્રાઇવિંગ હેઠળ, PN જંકશનના ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રને દૂર કરવામાં આવે છે, અને N પ્રદેશથી P પ્રદેશમાં સંક્રમણ થાય છે. આ ઇલેક્ટ્રોન P પ્રદેશમાં છિદ્રો સાથે ફરી જોડાય છે. P પ્રદેશમાં વહેતા મુક્ત ઈલેક્ટ્રોન્સમાં P પ્રદેશના વેલેન્સ ઈલેક્ટ્રોન કરતાં વધુ ઉર્જા હોવાથી, પુનઃસંયોજન દરમિયાન ઈલેક્ટ્રોન નીચી ઉર્જા અવસ્થામાં પાછા ફરે છે અને વધારાની ઉર્જા ફોટોનના સ્વરૂપમાં મુક્ત થાય છે. ઉત્સર્જિત ફોટોનની તરંગલંબાઇ ઉર્જા તફાવત સાથે સંબંધિત છે દા.ત. તે જોઈ શકાય છે કે પ્રકાશ ઉત્સર્જિત વિસ્તાર મુખ્યત્વે PN જંકશનની નજીક છે, અને પ્રકાશ ઉત્સર્જન એ ઇલેક્ટ્રોન અને છિદ્રોના પુનઃસંયોજન દ્વારા પ્રકાશિત ઊર્જાનું પરિણામ છે. સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડમાં, સેમિકન્ડક્ટર ઝોનથી સેમિકન્ડક્ટર ઝોન સુધીના સમગ્ર પ્રવાસ દરમિયાન ઇલેક્ટ્રોન પ્રતિકારનો સામનો કરશે. માત્ર સિદ્ધાંતથી, સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડનું ભૌતિક માળખું ફક્ત સિદ્ધાંતથી છે, નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડમાંથી ઉત્સર્જિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા અને સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડના હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ પર પાછા ફરેલા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા સમાન છે. સામાન્ય ડાયોડ્સ, જ્યારે ઈલેક્ટ્રોન-હોલ પેર રિકોમ્બિનેશન થાય છે, ઉર્જા સ્તરના તફાવતના પરિબળને કારણે, દા.ત., પ્રકાશિત ફોટોન સ્પેક્ટ્રમ દૃશ્યમાન શ્રેણીમાં નથી.
ડાયોડની અંદરના માર્ગ પર, પ્રતિકારની હાજરીને કારણે ઇલેક્ટ્રોન પાવર વાપરે છે. વીજ વપરાશ ઇલેક્ટ્રોનિક્સના મૂળભૂત નિયમોને અનુરૂપ છે:
P = I2 R = I2 (RN + + RP) + IVTH
નોંધો: RN એ N ઝોનનું શરીર પ્રતિકાર છે
VTH એ PN જંકશનનું ટર્ન-ઓન વોલ્ટેજ છે
RP એ P પ્રદેશનો બલ્ક પ્રતિકાર છે
વીજ વપરાશ દ્વારા ઉત્પન્ન થતી ગરમી છે:
પ્ર = પં
જ્યાં: t એ સમય છે જ્યારે ડાયોડ એનર્જાઈઝ થાય છે.
સારમાં, એલઇડી હજુ પણ સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડ છે. તેથી, જ્યારે LED આગળની દિશામાં કામ કરે છે, ત્યારે તેની કાર્ય પ્રક્રિયા ઉપરના વર્ણનને અનુરૂપ છે. તે જે વિદ્યુત શક્તિ વાપરે છે તે છે:
P LED = U LED × I LED
ક્યાં: U LED એ સમગ્ર LED લાઇટ સ્ત્રોતમાં ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ છે
I LED એ LED દ્વારા વહેતો પ્રવાહ છે
વપરાયેલી વિદ્યુત શક્તિ ગરમીમાં રૂપાંતરિત થાય છે અને મુક્ત થાય છે:
Q＝P LED × t
નોંધો: t એ પાવર-ઓન સમય છે
વાસ્તવમાં, જ્યારે P પ્રદેશમાં છિદ્ર સાથે ઈલેક્ટ્રોન ફરીથી જોડાય છે ત્યારે બહાર પડતી ઊર્જા સીધી બાહ્ય વીજ પુરવઠા દ્વારા પૂરી પાડવામાં આવતી નથી, પરંતુ ઈલેક્ટ્રોન N પ્રદેશમાં હોવાને કારણે, જ્યારે કોઈ બાહ્ય વિદ્યુત ક્ષેત્ર નથી, ત્યારે તેનું ઊર્જા સ્તર ઊંચું હોય છે. પી પ્રદેશ કરતાં. વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન સ્તર દા.ત. કરતા વધારે છે. જ્યારે તે P પ્રદેશમાં પહોંચે છે અને P પ્રદેશમાં વેલેન્સ ઈલેક્ટ્રોન બનવા માટે છિદ્રો સાથે પુનઃસંયોજિત થાય છે, ત્યારે તે ઘણી ઊર્જા મુક્ત કરશે. દા.ત.નું કદ સામગ્રી દ્વારા જ નક્કી થાય છે અને તેને બાહ્ય ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર સાથે કોઈ લેવાદેવા નથી. ઇલેક્ટ્રોનને બાહ્ય વીજ પુરવઠાની ભૂમિકા તેને દિશામાં ખસેડવા અને PN જંકશનની ભૂમિકાને દૂર કરવા માટે દબાણ કરવાની છે.
એલઇડી દ્વારા ઉત્પન્ન થતી ગરમીની માત્રાને પ્રકાશ કાર્યક્ષમતા સાથે કોઈ લેવાદેવા નથી; વિદ્યુત શક્તિના કેટલા ટકા પ્રકાશ ઉત્પન્ન કરે છે અને બાકીની ટકાવારી વિદ્યુત શક્તિ ગરમી ઉત્પન્ન કરે છે તેની વચ્ચે કોઈ સંબંધ નથી. હીટ જનરેશન, થર્મલ રેઝિસ્ટન્સ અને હાઇ-પાવર LEDs ના જંકશન ટેમ્પરેચર અને સૈદ્ધાંતિક સૂત્રો અને થર્મલ રેઝિસ્ટન્સ મેઝર્સની વ્યુત્પત્તિની વિભાવનાઓની સમજ દ્વારા, અમે ઉચ્ચ-પાવર LEDsની વાસ્તવિક પેકેજિંગ ડિઝાઇન, મૂલ્યાંકન અને ઉત્પાદન એપ્લિકેશનનો અભ્યાસ કરી શકીએ છીએ. એ નોંધવું જોઇએ કે એલઇડી ઉત્પાદનોની ઓછી તેજસ્વી કાર્યક્ષમતાના વર્તમાન તબક્કે હીટ મેનેજમેન્ટ એ મુખ્ય મુદ્દો છે. હીટ એનર્જીના ઉત્પાદનને ઘટાડવા માટે તેજસ્વી કાર્યક્ષમતામાં મૂળભૂત રીતે સુધારો કરવો એ કીટલીના તળિયે છે. આ માટે ચિપ મેન્યુફેક્ચરિંગ, LED પેકેજિંગ અને એપ્લિકેશન પ્રોડક્ટ ડેવલપમેન્ટની જરૂર છે. તમામ પાસાઓમાં તકનીકી પ્રગતિ.
