LED- ի ջերմության առաջացման պատճառները

LED- ի ջերմության առաջացման պատճառները

Ինչպես սովորական լույսի աղբյուրների դեպքում, կիսահաղորդչային արտանետվող դիոդները (LED) նույնպես ջերմություն են առաջացնում շահագործման ընթացքում՝ կախված ընդհանուր լուսավորության արդյունավետությունից: Կիրառվող էլեկտրական էներգիայի ազդեցության տակ էլեկտրոնների և անցքերի ճառագայթումը վերամիավորվում է՝ առաջացնելով էլեկտրալյումինեսցենտություն, և PN հանգույցի մոտ ճառագայթված լույսը պետք է անցնի կիսահաղորդչային միջավայրով և չիպի փաթեթավորող միջավայրով, որպեսզի հասնի դեպի դրս (օդ): Ընթացքի համապարփակ ներարկման արդյունավետությունը, ճառագայթման լյումինեսցենտային քվանտային արդյունավետությունը, չիպի արտաքին լույսի արդյունահանման արդյունավետությունը և այլն, մուտքային էներգիայի վերջնական միայն 30-40%-ը լույսի էներգիա է, իսկ մնացած 60-70%-ը հիմնականում տեղի է ունենում ոչ կետային մատրիցային տատանումների փոխակերպման ջերմության ճառագայթային բարդ ձև:

Չիպի ջերմաստիճանի բարձրացումը կուժեղացնի ոչ ճառագայթային համալիրը, ավելի թուլացնելով լուսավորության արդյունավետությունը: Քանի որ մարդիկ սուբյեկտիվորեն կարծում են, որ բարձր հզորությամբ LED-ները ջերմություն չունեն, իրականում նրանք ունեն: Շատ ջերմությունը օգտագործման ընթացքում հեշտությամբ առաջացնում է բազմաթիվ խնդիրներ: Բացի այդ, շատ մարդիկ, ովքեր առաջին անգամ օգտագործում են բարձր հզորության LED-ներ և չեն հասկանում, թե ինչպես արդյունավետ լուծել ջերմային խնդիրները՝ դարձնելով արտադրության հուսալիությունը, դառնալով հիմնական խնդիրը: Այսպիսով, այստեղ կան մի քանի հարցեր, եկեք մտածենք. Արդյո՞ք LED- ները որևէ ջերմություն են առաջացնում: Որքա՞ն ջերմություն կարող է արտադրել: Որքա՞ն ջերմություն է առաջացնում LED- ը:

LED-ի առաջ լարման տակ էլեկտրոնները էներգիա են ստանում սնուցման աղբյուրից: Էլեկտրական դաշտի շարժման ներքո PN հանգույցի էլեկտրական դաշտը հաղթահարվում է, և տեղի է ունենում անցում N շրջանից դեպի P շրջան։ Այս էլեկտրոնները վերամիավորվում են P շրջանի անցքերի հետ։ Քանի որ ազատ էլեկտրոնները, որոնք տեղափոխվում են P շրջան, ունեն ավելի մեծ էներգիա, քան P շրջանի վալենտային էլեկտրոնները, էլեկտրոնները վերահամակցման ժամանակ վերադառնում են ցածր էներգիայի վիճակի, և ավելցուկային էներգիան ազատվում է ֆոտոնների տեսքով: Արտանետվող ֆոտոնի ալիքի երկարությունը կապված է էներգիայի տարբերության հետ, օրինակ. Երևում է, որ լույս արձակող տարածքը հիմնականում գտնվում է PN հանգույցի մոտ, իսկ լույսի արտանետումը էլեկտրոնների և անցքերի վերահամակցման արդյունքում արձակված էներգիայի արդյունք է։ Կիսահաղորդչային դիոդում էլեկտրոնները դիմադրության կհանդիպեն կիսահաղորդչային գոտուց կիսահաղորդչային գոտի ամբողջ ճանապարհորդության ընթացքում: Պարզապես սկզբունքից՝ կիսահաղորդչային դիոդի ֆիզիկական կառուցվածքը ուղղակի սկզբունքից է, բացասական էլեկտրոդից արտանետվող էլեկտրոնների և կիսահաղորդչային դիոդի դրական էլեկտրոդին վերադարձված էլեկտրոնների թիվը հավասար են։ Սովորական դիոդներ, երբ տեղի է ունենում էլեկտրոն-անցք զույգի վերահամակցում, էներգիայի մակարդակի տարբերության գործոնի պատճառով, օրինակ, թողարկված ֆոտոնների սպեկտրը տեսանելի տիրույթում չէ։

Դիոդի ներսի ճանապարհին էլեկտրոնները էներգիա են սպառում դիմադրության առկայության պատճառով: Սպառված էներգիան համապատասխանում է էլեկտրոնիկայի հիմնական օրենքներին.

P = I2 R = I2 (RN + + RP) + IVTH

Նշումներ. RN-ը N գոտու մարմնի դիմադրությունն է

VTH-ը PN հանգույցի միացման լարումն է

RP-ն P շրջանի հիմնական դիմադրությունն է

Սպառված էներգիայի արդյունքում առաջացած ջերմությունը հետևյալն է.

Q = Pt

Որտեղ. t-ը դիոդի սնուցման ժամանակն է:

Ըստ էության, LED- ը դեռևս կիսահաղորդչային դիոդ է: Հետևաբար, երբ LED-ն աշխատում է առաջի ուղղությամբ, դրա աշխատանքային գործընթացը համապատասխանում է վերը նշված նկարագրությանը: Նրա սպառած էլեկտրաէներգիան հետևյալն է.

P LED = U LED × I LED

Որտեղ. U LED-ը լուսադիոդային լույսի աղբյուրի վրա առաջնային լարումն է

I LED-ը LED-ի միջով հոսող հոսանքն է

Սպառված էլեկտրական էներգիան վերածվում է ջերմության և ազատվում.

Q＝P LED × t

Նշումներ. t-ը միացման ժամանակն է

Իրականում, P շրջանի անցքի հետ էլեկտրոնի վերամիավորման ժամանակ արձակված էներգիան ուղղակիորեն չի ապահովվում արտաքին սնուցման միջոցով, այլ քանի որ էլեկտրոնը գտնվում է N տարածաշրջանում, երբ արտաքին էլեկտրական դաշտ չկա, նրա էներգիայի մակարդակն ավելի բարձր է։ քան Պ շրջանի։ Վալենտային էլեկտրոնի մակարդակը ավելի բարձր է, քան օրինակ. Երբ այն հասնում է P շրջանին և վերամիավորվում է անցքերի հետ և դառնում է վալենտային էլեկտրոններ P տարածաշրջանում, այն կթողարկի այնքան էներգիա: Eg-ի չափը որոշվում է հենց նյութով և կապ չունի արտաքին էլեկտրական դաշտի հետ։ Էլեկտրոնի արտաքին էներգիայի մատակարարման դերն այն է, որ այն մղվի ուղղորդված շարժվելու և հաղթահարելու PN հանգույցի դերը:

LED-ի կողմից առաջացած ջերմության քանակը կապ չունի լույսի արդյունավետության հետ. կապ չկա էլեկտրական էներգիայի քանի տոկոսն է լույս արտադրում, իսկ էլեկտրական էներգիայի մնացած տոկոսն արտադրում է ջերմություն: Բարձր էներգիայի LED-ների ջերմության առաջացման, ջերմային դիմադրության և միացման ջերմաստիճանի հասկացությունների ըմբռնման և տեսական բանաձևերի և ջերմային դիմադրության չափումների ստացման միջոցով մենք կարող ենք ուսումնասիրել բարձր էներգիայի LED-ների փաթեթավորման իրական ձևավորումը, գնահատումը և արտադրանքի կիրառությունները: Հարկ է նշել, որ ջերմային կառավարումը առանցքային խնդիր է LED արտադրանքների ցածր լուսավոր արդյունավետության ներկա փուլում: Ջերմային էներգիայի արտադրությունը նվազեցնելու համար սկզբունքորեն բարելավվող լուսավոր արդյունավետությունը թեյնիկի հատակն է: Սա պահանջում է չիպերի արտադրություն, լուսադիոդային փաթեթավորում և կիրառական արտադրանքի մշակում: Տեխնոլոգիական առաջընթաց բոլոր առումներով.