LED siltuma ģenerēšanas cēloņi
Tāpat kā ar parastajiem gaismas avotiem, arī pusvadītāju izstarojošās diodes (LED) darbības laikā rada siltumu atkarībā no kopējās gaismas efektivitātes. Pielietotās elektriskās enerģijas iedarbībā elektronu un caurumu starojums rekombinējas, lai radītu elektroluminiscenci, un gaismai, kas izstaro PN savienojuma tuvumā, ir jāiziet cauri pašas mikroshēmas pusvadītāja videi un iepakojuma videi, lai sasniegtu ārpusi (gaisu). Visaptveroša strāvas iesmidzināšanas efektivitāte, starojuma luminiscences kvantu efektivitāte, mikroshēmas ārējās gaismas ekstrakcijas efektivitāte utt., tikai 30–40% no ieejas enerģijas gaismas enerģijā, bet atlikušie 60–70% enerģijas galvenokārt rodas ne- punktmatricas vibrācijas konversijas siltuma starojuma kompleksā forma.
Mikroshēmas temperatūras paaugstināšanās uzlabos bezstarojuma kompleksu, vēl vairāk vājinot gaismas efektivitāti. Tā kā cilvēki subjektīvi domā, ka lieljaudas gaismas diodēm nav siltuma, patiesībā tā ir. Liels karstums lietošanas laikā viegli rada daudzas problēmas. Turklāt daudzi cilvēki, kuri pirmo reizi izmanto lieljaudas gaismas diodes un nesaprot, kā efektīvi atrisināt termiskās problēmas, padarot ražošanas uzticamību par galveno problēmu. Tātad, šeit ir daži jautājumi, par kuriem mēs padomāsim: Vai gaismas diodes rada siltumu? Cik daudz siltuma tas spēj saražot? Cik daudz siltuma ģenerē LED?
Zem gaismas diodes tiešā sprieguma elektroni iegūst enerģiju no barošanas avota. Elektriskā lauka iedarbībā tiek pārvarēts PN krustojuma elektriskais lauks un notiek pāreja no N apgabala uz P reģionu. Šie elektroni rekombinējas ar caurumiem P reģionā. Tā kā brīvajiem elektroniem, kas dreifē P reģionā, ir lielāka enerģija nekā valences elektroniem P reģionā, rekombinācijas laikā elektroni atgriežas zemas enerģijas stāvoklī, un liekā enerģija tiek atbrīvota fotonu veidā. Izstarotā fotona viļņa garums ir saistīts ar enerģijas starpību Piem. Var redzēt, ka gaismu izstarojošais apgabals galvenokārt atrodas netālu no PN krustojuma, un gaismas emisija ir elektronu un caurumu rekombinācijas rezultātā atbrīvotās enerģijas rezultāts. Pusvadītāju diodē elektroni saskarsies ar pretestību visa ceļojuma laikā no pusvadītāju zonas līdz pusvadītāju zonai. Vienkārši no principa izriet, ka pusvadītāju diodes fiziskā struktūra ir vienkārši no principa, no negatīvā elektroda emitēto elektronu skaits un pusvadītāju diodes pozitīvajā elektrodā atgriezto elektronu skaits ir vienāds. Parastās diodes, kad notiek elektronu-caurumu pāra rekombinācija, enerģijas līmeņa starpības faktora dēļ Piem., atbrīvotais fotonu spektrs neatrodas redzamajā diapazonā.
Pa ceļam diodes iekšpusē elektroni patērē enerģiju pretestības klātbūtnes dēļ. Patērētā jauda atbilst elektronikas pamatlikumiem:
P = I2 R = I2 (RN + + RP) + IVTH
Piezīmes: RN ir N zonas ķermeņa pretestība
VTH ir PN savienojuma ieslēgšanas spriegums
RP ir P reģiona kopējā pretestība
Siltums, ko rada patērētā jauda, ir:
Q = Pt
Kur: t ir laiks, kad diode tiek ieslēgta.
Būtībā LED joprojām ir pusvadītāju diode. Tāpēc, kad gaismas diode darbojas virzienā uz priekšu, tā darba process atbilst iepriekšminētajam aprakstam. Patērētā elektriskā jauda ir:
P LED = U LED × I LED
Kur: U LED ir tiešais spriegums pāri LED gaismas avotam
I LED ir strāva, kas plūst caur LED
Patērētā elektroenerģija tiek pārvērsta siltumā un atbrīvota:
Q＝P LED × t
Piezīmes: t ir ieslēgšanas laiks
Faktiski enerģiju, kas izdalās, kad elektrons rekombinējas ar caurumu P apgabalā, tieši nenodrošina ārējais barošanas avots, bet, tā kā elektrons atrodas N reģionā, tad, kad nav ārējā elektriskā lauka, tā enerģijas līmenis ir augstāks. nekā P reģionā. Valences elektronu līmenis ir augstāks par Eg. Kad tas sasniedz P reģionu un rekombinējas ar caurumiem, lai kļūtu par valences elektroniem P reģionā, tas atbrīvos tik daudz enerģijas. Eg izmēru nosaka pats materiāls, un tam nav nekāda sakara ar ārējo elektrisko lauku. Elektrona ārējā barošanas avota uzdevums ir virzīt to virzienam un pārvarēt PN savienojuma lomu.
Gaismas diodes radītajam siltuma daudzumam nav nekā kopīga ar gaismas efektivitāti; nav attiecības starp to, cik procentu elektroenerģijas ražo gaismu, un atlikušo elektroenerģijas procentuālo daļu ražo siltumu. Izprotot lieljaudas gaismas diožu siltuma ražošanas, termiskās pretestības un savienojuma temperatūras jēdzienus un teorētisko formulu atvasināšanu un termiskās pretestības mērījumus, mēs varam izpētīt lieljaudas gaismas diožu faktisko iepakojuma dizainu, novērtēšanu un produktu pielietojumu. Jāatzīmē, ka siltuma pārvaldība ir galvenais jautājums pašreizējā LED produktu zemās gaismas efektivitātes posmā. Tējkannas apakšā ir būtiski uzlabota gaismas efektivitāte, lai samazinātu siltumenerģijas veidošanos. Tam nepieciešama mikroshēmu ražošana, LED iepakojums un lietojumprogrammu produktu izstrāde. Tehnoloģiskais progress visos aspektos.
