Orsakir hitamyndunar LED
Eins og með hefðbundna ljósgjafa mynda hálfleiðara emitting díóða (LED) einnig hita meðan á notkun stendur, allt eftir heildarljósnýtni. Undir virkni beittrar raforku sameinast geislun rafeinda og hola aftur til að framleiða rafljómun og ljósið sem geislað er nálægt PN-mótinu þarf að fara í gegnum hálfleiðaramiðilinn og pakkningarmiðilinn sjálfrar flísarinnar til að ná utan (loft). Alhliða skilvirkni strauminnspýtingar, skammtanýtni geislunarljómunar, skilvirkni ytri ljósútdráttar flísar o.s.frv., síðustu aðeins 30-40% af inntaksorku í ljósorku, og 60-70% orku hennar sem eftir eru eiga sér stað aðallega í ó- geislun flókið form dot-matrix titrings umbreytingarhita.
Hækkun flíshitastigs mun auka geislunarfléttuna og veikja enn frekar birtuskilvirkni. Vegna þess að fólk heldur huglægt að ljósdíóður með miklum krafti hafi engan hita, í raun gera þeir það. Mikill hiti veldur auðveldlega mörgum vandamálum við notkun. Að auki eru margir sem nota háa orku LED í fyrsta skipti og skilja ekki hvernig á að leysa hitavandamál á áhrifaríkan hátt, sem gerir framleiðsluáreiðanleika að aðalvandamálinu. Svo hér eru nokkrar spurningar sem við skulum hugsa um: Er einhver hiti myndaður á LED? Hversu mikinn hita getur það framleitt? Hversu mikinn hita myndar LED?
Undir framspennu LED fá rafeindirnar orku frá aflgjafanum. Undir akstri rafsviðsins er sigrast á rafsviði PN-mótanna og umskiptin frá N-svæðinu yfir í P-svæðið eiga sér stað. Þessar rafeindir sameinast aftur holunum á P svæðinu. Þar sem frjálsu rafeindirnar sem reka inn í P-svæðið hafa meiri orku en gildisrafeindir á P-svæðinu fara rafeindirnar aftur í lágorkuástand við endursamsetningu og umframorkan losnar í formi ljóseinda. Bylgjulengd ljóseindarinnar sem gefur frá sér er tengd orkumuninum Td. Það má sjá að ljósgeislasvæðið er aðallega nálægt PN mótum og ljósgeislun er afleiðing orkunnar sem losnar við endursamsetningu rafeinda og hola. Í hálfleiðara díóða munu rafeindir mæta viðnám á allri ferð frá hálfleiðara svæði til hálfleiðara svæði. Einfaldlega frá meginreglunni, eðlisfræðileg uppbygging hálfleiðara díóðunnar er einfaldlega frá meginreglunni, fjöldi rafeinda sem sendar eru frá neikvæða rafskautinu og rafeindirnar sem skila sér í jákvæða rafskaut hálfleiðara díóðunnar eru jafnir. Venjulegar díóðar, þegar rafeinda-gatpar endursamsetning á sér stað, vegna þáttar orkustigsmunarins. Td, losað ljóseindaróf er ekki á sýnilegu sviðinu.
Á leiðinni inn í díóðuna eyða rafeindir orku vegna viðnáms. Orkan sem neytt er er í samræmi við grundvallarlögmál rafeindatækni:
P = I2 R = I2 (RN + + RP) + IVTH
Athugasemdir: RN er líkamsviðnám N svæðisins
VTH er kveikjuspenna PN mótsins
RP er meginviðnám P svæðisins
Hitinn sem myndast af orkunni sem neytt er er:
Q = Pt
Hvar: t er tíminn sem díóðan er spennt.
Í meginatriðum er LED enn hálfleiðara díóða. Þess vegna, þegar ljósdíóðan vinnur í áframhaldandi átt, samræmist vinnuferli hennar ofangreindri lýsingu. Rafmagnið sem það eyðir er:
P LED = U LED × I LED
Hvar: U LED er framspennan yfir LED ljósgjafann
I LED er straumurinn sem flæðir í gegnum LED
Rafmagnið sem notað er umbreytist í hita og losnar:
Q＝P LED × t
Athugasemdir: t er ræsingartími
Reyndar er orkan sem losnar þegar rafeindin sameinast aftur gatinu á P svæðinu ekki beint frá ytri aflgjafanum, heldur vegna þess að rafeindin er á N svæðinu, þegar ekkert ytra rafsvið er til staðar, er orkustig hennar hærra en á P svæðinu. Gildisrafeindastig er hærra en td. Þegar það nær P svæðinu og sameinast aftur með holum til að verða gildisrafeindir á P svæðinu, mun það losa svo mikla orku. Stærð Eg ræðst af efninu sjálfu og hefur ekkert með ytra rafsviðið að gera. Hlutverk ytri aflgjafa til rafeindarinnar er að ýta henni til að hreyfast stefnu og sigrast á hlutverki PN-mótsins.
Magn hita sem myndast af LED hefur ekkert með ljósnýtingu að gera; það er ekkert samband á milli þess hversu hátt hlutfall raforku framleiðir ljós og það sem eftir er af raforku framleiðir hita. Með skilningi á hugtökum hitamyndunar, hitauppstreymis og mótshitastigs ljósdíóða með miklum krafti og afleiðslu fræðilegra formúla og hitauppstreymismælinga, getum við rannsakað raunverulega umbúðahönnun, mat og vörubeitingu háorkuljósdíóða. Það skal tekið fram að hitastjórnun er lykilatriði á núverandi stigi lítillar birtuvirkni LED vara. Grundvallarbætt ljósnýtni til að draga úr framleiðslu hitaorku er botn ketilsins. Þetta krefst flísaframleiðslu, LED-pökkunar og þróunar á notkunarvörum. Tækniframfarir á öllum sviðum.
