LEDの発熱原因
従来の光源と同様、半導体発光ダイオード (LED) も動作中に全体の発光効率に応じて熱を発生します。 加えられた電気エネルギーの作用下で、電子と正孔の放射が再結合してエレクトロルミネッセンスが発生します。PN 接合付近で放射された光は、外部 (空気) に到達するために、半導体媒体とチップ自体のパッケージ媒体を通過する必要があります。 総合的な電流注入効率、放射ルミネッセンス量子効率、チップ外部光取り出し効率など、入力エネルギーのうち最終的に光エネルギーに変換されるのは30〜40％のみで、残りの60〜70％のエネルギーは主に非エネルギーで発生します。ドットマトリクス振動変換熱の放射複合体。
チップ温度の上昇により非輻射複合体が強化され、発光効率がさらに低下します。 なぜなら、人々は主観的に、高出力 LED には熱がないと考えているからですが、実際には熱があるからです。 使用中に多量の熱が発生すると、多くの問題が発生しやすくなります。 さらに、高出力 LED を初めて使用する多くの人は、熱の問題を効果的に解決する方法を理解していないため、製造の信頼性が主な問題となっています。 そこで、いくつかの質問について考えてみましょう: LED には熱が発生しますか? どれくらいの熱を発生させることができるのでしょうか？ LEDはどのくらいの熱を発生しますか?
LED の順方向電圧の下で、電子は電源からエネルギーを取得します。 電界の駆動下では、PN 接合の電界が克服され、N 領域から P 領域への遷移が発生します。 これらの電子は、P 領域内の正孔と再結合します。 P 領域に流れ込む自由電子は、P 領域の価電子よりも高いエネルギーを持っているため、電子は再結合中に低エネルギー状態に戻り、余剰エネルギーは光子の形で放出されます。 放出された光子の波長は、エネルギー差 Eg に関係します。 発光領域は主に PN 接合付近にあり、発光は電子と正孔の再結合によって放出されるエネルギーの結果であることがわかります。 半導体ダイオードでは、電子は半導体ゾーンから半導体ゾーンへの全移動中に抵抗に遭遇します。 半導体ダイオードの物理的な構造は、単純に原理から言えば、半導体ダイオードの負極から放出される電子の数と正極に戻る電子の数は等しいということになります。 通常のダイオードでは、電子と正孔の対の再結合が起こると、エネルギー準位の差（Eg）の要因により、放出される光子のスペクトルは可視領域にありません。
ダイオード内部の途中で、電子は抵抗の存在により電力を消費します。 消費電力は電子機器の基本法則に準拠しています。
P = I2 R = I2 (RN + + RP) + IVTH
注：RNはNゾーンの本体抵抗値です。
VTH は PN 接合のターンオン電圧です。
RP は P 領域のバルク抵抗です
消費電力によって発生する熱は次のとおりです。
Q = Pt
ここで、 t はダイオードが通電される時間です。
本質的に、LED は依然として半導体ダイオードです。 したがって、LED が順方向に動作している場合、その動作プロセスは上記の説明に従います。 消費する電力は次のとおりです。
P LED = U LED × I LED
ここで、 U LED は LED 光源の順方向電圧です。
I LED は LED に流れる電流です
消費された電力は熱に変換されて放出されます。
Q＝P LED × t
注: t は電源投入時間です
実際、電子がP領域の正孔と再結合するときに放出されるエネルギーは外部電源によって直接提供されるのではなく、電子はN領域にあるため、外部電場がない場合、そのエネルギーレベルはより高くなります。 P領域よりも。 価電子レベルはEgよりも高くなります。 それがP領域に到達し、P領域で正孔と再結合して価電子になると、非常に多くのエネルギーが放出されます。 Eg のサイズは材料自体によって決まり、外部電場とは関係ありません。 電子に対する外部電源の役割は、電子を方向性を持って移動させ、PN 接合の役割を克服することです。
LED によって発生する熱量は光効率とは関係がありません。 電力の何パーセントが光を生成するか、電力の残りのパーセントが熱を生成するかの間には関係はありません。 高出力 LED の発熱、熱抵抗、接合温度の概念を理解し、理論式と熱抵抗測定値を導出することで、高出力 LED の実際のパッケージング設計、評価、製品への応用を検討できます。 LED 製品の発光効率が低い現段階では、熱管理が重要な問題であることに注意してください。 根本的に発光効率を高め、熱エネルギーの発生を抑えるのが釜底部分です。 これには、チップの製造、LED パッケージング、およびアプリケーション製品の開発が必要です。 あらゆる面での技術の進歩。
