LED의 발열 원인
기존 광원과 마찬가지로 반도체 발광 다이오드(LED)도 전체 발광 효율에 따라 작동 중에 열을 발생시킵니다. 인가된 전기 에너지의 작용으로 전자와 정공의 복사가 재결합하여 전계발광을 생성하고, PN 접합 근처에서 복사된 빛이 칩 자체의 반도체 매질과 패킹 매질을 통과하여 외부(공기)에 도달해야 합니다. 종합적인 전류 주입 효율, 방사선 발광 양자 효율, 칩 외부 광 추출 효율 등을 종합하면 입력 에너지의 최종 30~40%만이 빛 에너지로 사용되고, 나머지 60~70%의 에너지는 주로 비-광 에너지에서 발생한다. 도트 매트릭스 진동 변환 열의 복사 복합 형태.
칩 온도가 증가하면 비방사 복합체가 강화되어 발광 효율이 더욱 약화됩니다. 사람들은 주관적으로 고출력 LED에 열이 없다고 생각하기 때문에 실제로는 그렇습니다. 열이 많이 나면 사용 중에 많은 문제가 발생하기 쉽습니다. 또한 처음으로 고출력 LED를 사용하는 많은 사람들은 열 문제를 효과적으로 해결하는 방법을 이해하지 못하여 생산 신뢰성이 주요 문제가 됩니다. 따라서 다음과 같은 몇 가지 질문을 생각해 볼 수 있습니다. LED에서 열이 발생합니까? 얼마나 많은 열을 생산할 수 있습니까? LED는 얼마나 많은 열을 발생합니까?
LED의 순방향 전압 하에서 전자는 전원 공급 장치로부터 에너지를 얻습니다. 전기장의 구동에 따라 PN 접합의 전기장이 극복되고 N 영역에서 P 영역으로의 전이가 발생합니다. 이 전자들은 P 영역의 정공과 재결합합니다. P 영역으로 표류하는 자유 전자는 P 영역의 원자가 전자보다 높은 에너지를 가지므로 전자는 재결합 중에 낮은 에너지 상태로 돌아가고 잉여 에너지는 광자의 형태로 방출됩니다. 방출된 광자의 파장은 에너지 차이와 관련이 있습니다. 발광 영역은 주로 PN 접합 근처에 있으며, 발광은 전자와 정공의 재결합에 의해 방출되는 에너지의 결과임을 알 수 있습니다. 반도체 다이오드에서 전자는 반도체 구역에서 반도체 구역으로 이동하는 전체 과정에서 저항에 직면하게 됩니다. 간단히 말해서, 반도체 다이오드의 물리적 구조는 간단히 말해서, 반도체 다이오드의 음극에서 방출된 전자의 수와 양극으로 되돌아오는 전자의 수가 동일하다는 것입니다. 일반 다이오드에서는 전자-정공 쌍 재결합이 발생할 때 에너지 준위 차이 요인(예: 방출된 광자 스펙트럼)으로 인해 방출된 광자 스펙트럼이 가시 범위에 포함되지 않습니다.
다이오드 내부로 이동하는 동안 전자는 저항으로 인해 전력을 소비합니다. 소비되는 전력은 전자공학의 기본 법칙을 준수합니다.
P = I2 R = I2 (RN + + RP) + IVTH
참고: RN은 N 구역의 신체 저항입니다.
VTH는 PN 접합의 턴온 전압입니다.
RP는 P 영역의 벌크 저항입니다.
소비된 전력으로 인해 발생하는 열은 다음과 같습니다.
Q = 백금
여기서: t는 다이오드에 전원이 공급되는 시간입니다.
본질적으로 LED는 여전히 반도체 다이오드입니다. 따라서 LED가 순방향으로 작동할 때 작동 과정은 위의 설명을 따릅니다. 소비하는 전력은 다음과 같습니다.
P LED = U LED × I LED
여기서: U LED는 LED 광원의 순방향 전압입니다.
I LED는 LED를 통해 흐르는 전류입니다.
소비된 전력은 열로 변환되어 방출됩니다.
Q=P LED×t
참고: t는 전원이 켜진 시간입니다.
실제로 전자가 P 영역의 정공과 재결합할 때 방출되는 에너지는 외부 전원에 의해 직접 제공되지 않지만 전자는 N 영역에 있기 때문에 외부 전기장이 없을 때 에너지 준위가 더 높습니다. P지역보다 원자가 전자 수준은 Eg보다 높습니다. P 영역에 도달하여 정공과 재결합하여 P 영역에서 원자가 전자가 되면 많은 에너지를 방출합니다. Eg의 크기는 물질 자체에 의해 결정되며 외부 전기장과는 아무런 관련이 없습니다. 전자에 대한 외부 전원 공급 장치의 역할은 전자를 방향성으로 이동하도록 밀어서 PN 접합의 역할을 극복하는 것입니다.
LED에서 발생하는 열의 양은 조명 효율과 아무런 관련이 없습니다. 빛을 생산하는 전력의 비율과 열을 생산하는 전력의 나머지 비율 사이에는 아무런 관계가 없습니다. 고출력 LED의 발열, 열저항, 접합온도에 대한 개념의 이해와 이론식 도출 및 열저항 측정을 통해 고출력 LED의 실제 패키징 설계, 평가 및 제품 응용을 연구할 수 있다. LED 제품의 발광효율이 낮은 현 단계에서는 열관리가 핵심 이슈라는 점에 주목해야 한다. 발열효율을 근본적으로 향상시켜 열에너지 발생을 줄이는 것이 주전자의 바닥입니다. 이를 위해서는 칩 제조, LED 패키징, 응용제품 개발이 필요하다. 모든 측면에서 기술적 진보.
