Punca Penjanaan Haba LED
Seperti sumber cahaya konvensional, diod pemancar semikonduktor (LED) juga menjana haba semasa operasi, bergantung pada kecekapan cahaya keseluruhan. Di bawah tindakan tenaga elektrik yang digunakan, sinaran elektron dan lubang bergabung semula untuk menghasilkan electroluminescence, dan cahaya yang dipancarkan berhampiran persimpangan PN perlu melalui medium semikonduktor dan medium pembungkusan cip itu sendiri untuk sampai ke luar (udara). Kecekapan suntikan arus komprehensif, kecekapan kuantum luminescence sinaran, kecekapan pengekstrakan cahaya luaran cip, dsb., yang terakhir hanya 30-40% daripada tenaga input kepada tenaga cahaya, dan baki 60-70% tenaganya terutamanya berlaku dalam bukan- bentuk kompleks sinaran haba penukaran getaran dot-matriks.
Peningkatan suhu cip akan meningkatkan kompleks bukan sinaran, seterusnya melemahkan kecekapan bercahaya. Kerana orang secara subjektif berfikir bahawa LED berkuasa tinggi tidak mempunyai haba, sebenarnya, mereka melakukannya. Banyak haba mudah menyebabkan banyak masalah semasa digunakan. Di samping itu, ramai orang yang menggunakan LED berkuasa tinggi untuk kali pertama dan tidak memahami cara menyelesaikan masalah haba dengan berkesan, menjadikan kebolehpercayaan pengeluaran menjadi masalah utama. Jadi berikut adalah beberapa soalan yang boleh kita fikirkan: Adakah LED mempunyai sebarang haba yang dijana? Berapa banyak haba yang boleh dihasilkan? Berapa banyak haba yang dihasilkan oleh LED?
Di bawah voltan hadapan LED, elektron memperoleh tenaga daripada bekalan kuasa. Di bawah pemacu medan elektrik, medan elektrik persimpangan PN diatasi, dan peralihan dari rantau N ke rantau P berlaku. Elektron ini bergabung semula dengan lubang di rantau P. Oleh kerana elektron bebas yang hanyut ke rantau P mempunyai tenaga yang lebih tinggi daripada elektron valens di rantau P, elektron kembali ke keadaan tenaga rendah semasa penggabungan semula, dan tenaga berlebihan dibebaskan dalam bentuk foton. Panjang gelombang foton yang dipancarkan adalah berkaitan dengan perbezaan tenaga Cth. Ia boleh dilihat bahawa kawasan pemancar cahaya adalah terutamanya berhampiran persimpangan PN, dan pelepasan cahaya adalah hasil daripada tenaga yang dikeluarkan oleh penggabungan semula elektron dan lubang. Dalam diod semikonduktor, elektron akan menghadapi rintangan semasa keseluruhan perjalanan dari zon semikonduktor ke zon semikonduktor. Secara ringkas dari prinsip, struktur fizikal diod semikonduktor adalah semata-mata dari prinsip, bilangan elektron yang dipancarkan daripada elektrod negatif dan elektron kembali ke elektrod positif diod semikonduktor adalah sama. Diod biasa, apabila penggabungan semula pasangan lubang elektron berlaku, disebabkan oleh faktor perbezaan aras tenaga Cth, spektrum foton yang dilepaskan tidak berada dalam julat yang boleh dilihat.
Dalam perjalanan ke dalam diod, elektron menggunakan kuasa kerana kehadiran rintangan. Kuasa yang digunakan mematuhi undang-undang asas elektronik:
P = I2 R = I2 (RN + + RP) + IVTH
Nota: RN ialah rintangan badan zon N
VTH ialah voltan hidupan bagi simpang PN
RP ialah rintangan pukal bagi rantau P
Haba yang dihasilkan oleh kuasa yang digunakan ialah:
Q = Pt
Di mana: t ialah masa diod ditenagakan.
Pada dasarnya, LED masih merupakan diod semikonduktor. Oleh itu, apabila LED berfungsi dalam arah hadapan, proses kerjanya mematuhi penerangan di atas. Kuasa elektrik yang digunakan ialah:
P LED = U LED × I LED
Di mana: U LED ialah voltan hadapan merentasi sumber cahaya LED
I LED ialah arus yang mengalir melalui LED
Kuasa elektrik yang digunakan ditukar kepada haba dan dilepaskan:
Q＝P LED × t
Nota: t ialah masa hidup kuasa
Sebenarnya, tenaga yang dibebaskan apabila elektron bergabung semula dengan lubang di rantau P tidak disediakan secara langsung oleh bekalan kuasa luaran, tetapi kerana elektron berada di rantau N, apabila tiada medan elektrik luaran, tahap tenaganya lebih tinggi. daripada kawasan P. Tahap elektron valensi lebih tinggi daripada Cth. Apabila ia mencapai rantau P dan bergabung semula dengan lubang untuk menjadi elektron valens di rantau P, ia akan membebaskan tenaga yang begitu banyak. Saiz Eg ditentukan oleh bahan itu sendiri dan tiada kaitan dengan medan elektrik luaran. Peranan bekalan kuasa luaran kepada elektron adalah untuk menolaknya untuk bergerak secara arah dan mengatasi peranan simpang PN.
Jumlah haba yang dihasilkan oleh LED tiada kaitan dengan kecekapan cahaya; tidak ada hubungan antara berapa peratus kuasa elektrik menghasilkan cahaya, dan baki peratusan kuasa elektrik menghasilkan haba. Melalui pemahaman konsep penjanaan haba, rintangan haba dan suhu simpang LED berkuasa tinggi dan terbitan formula teori dan ukuran rintangan haba, kita boleh mengkaji reka bentuk pembungkusan sebenar, penilaian dan aplikasi produk LED berkuasa tinggi. Perlu diingatkan bahawa pengurusan haba adalah isu utama pada peringkat semasa kecekapan bercahaya rendah produk LED. Pada asasnya meningkatkan kecekapan bercahaya untuk mengurangkan penjanaan tenaga haba adalah bahagian bawah cerek. Ini memerlukan pembuatan cip, pembungkusan LED dan pembangunan produk aplikasi. Kemajuan teknologi dalam semua aspek.
