LED च्या उष्णता निर्मितीची कारणे
पारंपारिक प्रकाश स्रोतांप्रमाणे, अर्धसंवाहक उत्सर्जक डायोड्स (LEDs) देखील ऑपरेशन दरम्यान उष्णता निर्माण करतात, एकंदर प्रकाशाच्या कार्यक्षमतेवर अवलंबून. उपयोजित विद्युत उर्जेच्या कृती अंतर्गत, इलेक्ट्रॉन आणि छिद्रांचे रेडिएशन पुन्हा एकत्र होऊन इलेक्ट्रोल्युमिनेसन्स तयार करतात आणि PN जंक्शनजवळ पसरलेला प्रकाश बाहेरील (हवा) पोहोचण्यासाठी चिपच्या अर्धसंवाहक माध्यम आणि पॅकिंग माध्यमातून जाणे आवश्यक आहे. सर्वसमावेशक वर्तमान इंजेक्शन कार्यक्षमता, रेडिएशन ल्युमिनेसेन्स क्वांटम कार्यक्षमता, चिप बाह्य प्रकाश एक्स्ट्रॅक्शन कार्यक्षमता इ., अंतिम फक्त 30-40% इनपुट उर्जेचा प्रकाश उर्जेमध्ये होतो आणि उर्वरित 60-70% उर्जा मुख्यतः गैर- डॉट-मॅट्रिक्स कंपन रूपांतरण उष्णताचे विकिरण जटिल स्वरूप.
चिप तापमान वाढल्याने विकिरण नसलेल्या कॉम्प्लेक्समध्ये वाढ होईल, ज्यामुळे प्रकाशाची कार्यक्षमता आणखी कमकुवत होईल. कारण लोक व्यक्तिनिष्ठपणे विचार करतात की उच्च पॉवर एलईडीमध्ये उष्णता नसते, खरं तर, ते करतात. भरपूर उष्णतेमुळे वापरादरम्यान सहजपणे अनेक समस्या निर्माण होतात. याव्यतिरिक्त, बरेच लोक जे प्रथमच उच्च पॉवर एलईडी वापरतात आणि थर्मल समस्या प्रभावीपणे कसे सोडवायचे हे समजत नाहीत, ज्यामुळे उत्पादनाची विश्वासार्हता ही मुख्य समस्या बनते. तर येथे काही प्रश्न आहेत ज्यांचा आपण विचार करूया: LEDs मध्ये उष्णता निर्माण होते का? ते किती उष्णता निर्माण करू शकते? LED किती उष्णता निर्माण करते?
LED च्या फॉरवर्ड व्होल्टेज अंतर्गत, इलेक्ट्रॉन वीज पुरवठ्यापासून ऊर्जा मिळवतात. इलेक्ट्रिक फील्डच्या ड्रायव्हिंग अंतर्गत, पीएन जंक्शनच्या इलेक्ट्रिक फील्डवर मात केली जाते आणि एन क्षेत्रापासून पी प्रदेशात संक्रमण होते. हे इलेक्ट्रॉन पी प्रदेशातील छिद्रांसोबत पुन्हा एकत्र होतात. P क्षेत्रामध्ये वाहून जाणाऱ्या मुक्त इलेक्ट्रॉनमध्ये P प्रदेशातील व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉनपेक्षा जास्त ऊर्जा असल्यामुळे, पुनर्संयोजनादरम्यान इलेक्ट्रॉन कमी ऊर्जा स्थितीत परत येतात आणि अतिरिक्त ऊर्जा फोटॉनच्या रूपात सोडली जाते. उत्सर्जित फोटॉनची तरंगलांबी ऊर्जा फरकाशी संबंधित आहे उदा. हे पाहिले जाऊ शकते की प्रकाश-उत्सर्जक क्षेत्र मुख्यतः पीएन जंक्शनजवळ आहे आणि प्रकाश उत्सर्जन हे इलेक्ट्रॉन आणि छिद्रांच्या पुनर्संयोजनाद्वारे सोडल्या जाणार्या ऊर्जेचा परिणाम आहे. सेमीकंडक्टर डायोडमध्ये, सेमीकंडक्टर झोनपासून सेमीकंडक्टर झोनपर्यंतच्या संपूर्ण प्रवासादरम्यान इलेक्ट्रॉनला प्रतिकाराचा सामना करावा लागतो. केवळ तत्त्वानुसार, अर्धसंवाहक डायोडची भौतिक रचना तत्त्वानुसार आहे, नकारात्मक इलेक्ट्रोडमधून उत्सर्जित झालेल्या इलेक्ट्रॉनची संख्या आणि अर्धसंवाहक डायोडच्या सकारात्मक इलेक्ट्रोडमध्ये परत येणारे इलेक्ट्रॉन समान आहेत. सामान्य डायोड, जेव्हा इलेक्ट्रॉन-होल जोडीचे पुनर्संयोजन होते, तेव्हा ऊर्जा पातळीतील फरकाच्या घटकामुळे, उदा., प्रकाशीत फोटॉन स्पेक्ट्रम दृश्यमान श्रेणीमध्ये नसते.
डायोडच्या आत जाताना, इलेक्ट्रॉन प्रतिरोधकतेमुळे वीज वापरतात. वापरलेली शक्ती इलेक्ट्रॉनिक्सच्या मूलभूत नियमांशी जुळते:
P = I2 R = I2 (RN + + RP) + IVTH
टिपा: RN हा N झोनचा शरीराचा प्रतिकार आहे
VTH हे PN जंक्शनचे टर्न-ऑन व्होल्टेज आहे
RP हा P क्षेत्राचा बल्क रेझिस्टन्स आहे
विजेच्या वापरामुळे निर्माण होणारी उष्णता अशी आहे:
प्रश्न = पं
कुठे: डायोड ऊर्जावान होण्याची वेळ t आहे.
थोडक्यात, LED अजूनही अर्धसंवाहक डायोड आहे. म्हणून, जेव्हा LED पुढे दिशेने काम करत असते, तेव्हा त्याची कार्यप्रक्रिया वरील वर्णनाशी सुसंगत असते. ते वापरत असलेली विद्युत उर्जा आहे:
P LED = U LED × I LED
कुठे: U LED हे LED प्रकाश स्रोतामधील फॉरवर्ड व्होल्टेज आहे
I LED म्हणजे LED मधून वाहणारा विद्युतप्रवाह
वापरलेल्या विद्युत उर्जेचे उष्णतेमध्ये रूपांतर होते आणि सोडले जाते:
Q＝P LED × t
टिपा: टी ही पॉवर-ऑन वेळ आहे
खरेतर, P क्षेत्रामध्ये इलेक्ट्रॉन पुन्हा छिद्रासोबत जोडल्यावर सोडलेली ऊर्जा बाह्य वीज पुरवठ्याद्वारे थेट पुरवली जात नाही, परंतु इलेक्ट्रॉन N क्षेत्रामध्ये असल्यामुळे, कोणतेही बाह्य विद्युत क्षेत्र नसताना, त्याची ऊर्जा पातळी जास्त असते. पी प्रदेशापेक्षा. व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉन पातळी उदा. पेक्षा जास्त आहे. जेव्हा ते P प्रदेशात पोहोचते आणि P क्षेत्रामध्ये व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉन बनण्यासाठी छिद्रांसोबत पुन्हा संयोजित होते तेव्हा ते इतकी ऊर्जा सोडते. उदा.चा आकार मटेरियल द्वारेच ठरवला जातो आणि त्याचा बाह्य विद्युत क्षेत्राशी काहीही संबंध नाही. इलेक्ट्रॉनला बाह्य वीज पुरवठ्याची भूमिका म्हणजे त्याला दिशानिर्देशित करण्यासाठी ढकलणे आणि पीएन जंक्शनच्या भूमिकेवर मात करणे.
LED द्वारे व्युत्पन्न केलेल्या उष्णतेचे प्रमाण प्रकाशाच्या कार्यक्षमतेशी काहीही संबंध नाही; विद्युत शक्ती किती टक्के प्रकाश निर्माण करते आणि उर्वरीत विद्युत उर्जेची टक्केवारी उष्णता निर्माण करते यात काही संबंध नाही. उष्णतेची निर्मिती, थर्मल रेझिस्टन्स आणि हाय-पॉवर एलईडीचे जंक्शन तापमान आणि सैद्धांतिक सूत्रे आणि थर्मल रेझिस्टन्स मापांची व्युत्पत्ती या संकल्पना समजून घेऊन, आम्ही उच्च-शक्तीच्या एलईडीचे वास्तविक पॅकेजिंग डिझाइन, मूल्यमापन आणि उत्पादन अनुप्रयोगांचा अभ्यास करू शकतो. हे लक्षात घेतले पाहिजे की एलईडी उत्पादनांच्या कमी चमकदार कार्यक्षमतेच्या सध्याच्या टप्प्यावर उष्णता व्यवस्थापन हा एक कळीचा मुद्दा आहे. उष्णता उर्जेची निर्मिती कमी करण्यासाठी प्रकाशमय कार्यक्षमतेत मूलभूतपणे सुधारणा करणे हे केटलच्या तळाशी आहे. यासाठी चिप उत्पादन, एलईडी पॅकेजिंग आणि ऍप्लिकेशन उत्पादन विकास आवश्यक आहे. सर्व पैलूंमध्ये तांत्रिक प्रगती.
