LED को गर्मी उत्पादन को कारणहरु
परम्परागत प्रकाश स्रोतहरू जस्तै, सेमीकन्डक्टर इमिटिङ डायोड (LEDs) ले पनि सञ्चालनको क्रममा तातो उत्पन्न गर्छ, समग्र उज्यालो दक्षतामा निर्भर गर्दछ। लागू विद्युतीय उर्जाको कार्य अन्तर्गत, इलेक्ट्रोन र प्वालहरूको विकिरणले इलेक्ट्रोलुमिनेसन्स उत्पादन गर्न पुन: संयोजित हुन्छ, र PN जंक्शन नजिकै विकिरण भएको प्रकाशले बाहिर (हावा) पुग्नको लागि सेमीकन्डक्टर माध्यम र चिपको प्याकिङ माध्यमबाट गुजर्नु पर्छ। व्यापक वर्तमान इंजेक्शन दक्षता, विकिरण ल्युमिनेसेन्स क्वान्टम दक्षता, चिप बाह्य प्रकाश निकासी दक्षता, इत्यादि, इनपुट ऊर्जाको अन्तिम 30-40% मात्र प्रकाश ऊर्जामा, र बाँकी 60-70% ऊर्जा मुख्यतया गैर-मा हुन्छ। डट-म्याट्रिक्स कम्पन रूपान्तरण गर्मी को विकिरण जटिल रूप।
चिपको तापक्रमको बृद्धिले गैर-विकिरण जटिलतालाई बढाउँछ, उज्यालो दक्षतालाई अझ कमजोर बनाउँछ। किनभने मानिसहरू व्यक्तिगत रूपमा सोच्छन् कि उच्च शक्ति एलईडीहरूमा कुनै ताप छैन, वास्तवमा, तिनीहरू गर्छन्। धेरै गर्मीले सजिलै प्रयोग गर्दा धेरै समस्याहरू निम्त्याउँछ। थप रूपमा, धेरै मानिसहरू जसले पहिलो पटक उच्च शक्ति एलईडी प्रयोग गर्छन् र कसरी प्रभावकारी रूपमा थर्मल समस्याहरू समाधान गर्ने भनेर बुझ्दैनन्, उत्पादन विश्वसनीयता मुख्य समस्या बन्न पुग्छ। त्यसोभए यहाँ केही प्रश्नहरू विचार गरौं: के एलईडीहरूले कुनै ताप उत्पन्न गर्छ? यसले कति गर्मी उत्पादन गर्न सक्छ? LED ले कति गर्मी उत्पन्न गर्छ?
LED को फर्वार्ड भोल्टेज अन्तर्गत, इलेक्ट्रोनहरूले पावर सप्लाईबाट ऊर्जा प्राप्त गर्दछ। इलेक्ट्रिक फिल्डको ड्राइभिङ अन्तर्गत, PN जंक्शनको बिजुली क्षेत्र परास्त हुन्छ, र N क्षेत्रबाट P क्षेत्रमा संक्रमण हुन्छ। यी इलेक्ट्रोनहरू P क्षेत्रका प्वालहरूसँग पुन: संयोजित हुन्छन्। P क्षेत्रमा बहने मुक्त इलेक्ट्रोनहरूमा P क्षेत्रको भ्यालेन्स इलेक्ट्रोनहरू भन्दा उच्च ऊर्जा भएको हुनाले, इलेक्ट्रोनहरू पुन: संयोजनको क्रममा कम ऊर्जा अवस्थामा फर्किन्छन्, र अधिक ऊर्जा फोटनको रूपमा जारी हुन्छ। उत्सर्जित फोटोनको तरंगदैर्ध्य ऊर्जा भिन्नतासँग सम्बन्धित छ जस्तै। यो देख्न सकिन्छ कि प्रकाश उत्सर्जन गर्ने क्षेत्र मुख्यतया PN जंक्शनको नजिक छ, र प्रकाश उत्सर्जन इलेक्ट्रोन र प्वालहरूको पुन: संयोजन द्वारा जारी ऊर्जाको परिणाम हो। सेमीकन्डक्टर डायोडमा, सेमीकन्डक्टर जोनबाट सेमीकन्डक्टर जोनसम्मको सम्पूर्ण यात्रामा इलेक्ट्रोनहरूले प्रतिरोधको सामना गर्नेछ। केवल सिद्धान्तबाट, अर्धचालक डायोडको भौतिक संरचना सिद्धान्तबाट मात्र हो, नकारात्मक इलेक्ट्रोडबाट उत्सर्जित इलेक्ट्रोनहरूको संख्या र अर्धचालक डायोडको सकारात्मक इलेक्ट्रोडमा फर्किएका इलेक्ट्रोनहरू बराबर छन्। साधारण डायोडहरू, जब इलेक्ट्रोन-होल जोडी पुन: संयोजन हुन्छ, ऊर्जा स्तर भिन्नताको कारणले गर्दा, रिलिज गरिएको फोटोन स्पेक्ट्रम दृश्य दायरामा हुँदैन।
डायोड भित्रको बाटोमा, इलेक्ट्रोनहरूले प्रतिरोधको उपस्थितिको कारणले शक्ति खपत गर्दछ। उपभोग गरिएको शक्तिले इलेक्ट्रोनिक्सको आधारभूत नियमहरूसँग मेल खान्छ:
P = I2 R = I2 (RN + + RP) + IVTH
नोट: RN N जोनको शरीरको प्रतिरोध हो
VTH PN जंक्शनको टर्न-अन भोल्टेज हो
RP P क्षेत्रको बल्क प्रतिरोध हो
ऊर्जा खपत द्वारा उत्पन्न गर्मी हो:
Q = Pt
कहाँ: t डायोड सक्रिय भएको समय हो।
संक्षेपमा, एलईडी अझै पनि एक अर्धचालक डायोड हो। त्यसकारण, जब एलईडी अगाडि दिशामा काम गरिरहेको छ, यसको कार्य प्रक्रिया माथिको विवरण अनुरूप हुन्छ। यसले खपत गर्ने विद्युतीय शक्ति हो:
P LED = U LED × I LED
कहाँ: U LED LED प्रकाश स्रोत भरी अगाडि भोल्टेज हो
I LED भनेको LED को माध्यम बाट बग्ने करेन्ट हो
खपत भएको बिजुलीलाई तातोमा परिणत गरी छोडिन्छ:
Q＝P LED × t
नोट: t पावर अन समय हो
वास्तवमा, P क्षेत्रको प्वालसँग इलेक्ट्रोन पुन: मिलाउँदा निस्कने ऊर्जा बाह्य विद्युत आपूर्तिले प्रत्यक्ष रूपमा प्रदान गर्दैन, तर इलेक्ट्रोन N क्षेत्रमा भएकोले, त्यहाँ कुनै बाह्य विद्युतीय क्षेत्र नभएको बेला, यसको ऊर्जा स्तर उच्च हुन्छ। पी क्षेत्र भन्दा। भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन स्तर उदाहरण भन्दा उच्च छ। जब यो P क्षेत्रमा पुग्छ र P क्षेत्रमा भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन बन्नको लागि प्वालहरूसँग पुन: संयोजित हुन्छ, यसले धेरै ऊर्जा छोड्छ। उदाहरणको आकार सामग्री आफैले निर्धारण गर्दछ र बाह्य विद्युत क्षेत्रसँग कुनै सम्बन्ध छैन। इलेक्ट्रोनलाई बाह्य पावर सप्लाईको भूमिका भनेको यसलाई दिशात्मक रूपमा सार्न र PN जंक्शनको भूमिकालाई जित्नको लागि धक्का दिनु हो।
LED द्वारा उत्पन्न गर्मी को मात्रा प्रकाश दक्षता संग केहि गर्न को लागी छैन; कति प्रतिशत विद्युतीय शक्तिले प्रकाश उत्पादन गर्छ र कति प्रतिशत विद्युतीय शक्तिले ताप उत्पादन गर्छ भन्ने बीच कुनै सम्बन्ध छैन। गर्मी उत्पादन, थर्मल प्रतिरोध र उच्च शक्ति एलईडी को जंक्शन तापमान र सैद्धांतिक सूत्र र थर्मल प्रतिरोध मापन को व्युत्पन्न को अवधारणा को समझ को माध्यम ले, हामी वास्तविक प्याकेजिङ्ग डिजाइन, मूल्याङ्कन र उच्च शक्ति LEDs को उत्पादन आवेदन अध्ययन गर्न सक्छौं। यो ध्यान दिनुपर्छ कि एलईडी उत्पादनहरूको कम चमकदार दक्षताको वर्तमान चरणमा गर्मी व्यवस्थापन एक प्रमुख मुद्दा हो। तातो ऊर्जाको उत्पादन घटाउनको लागि मौलिक रूपमा उज्यालो दक्षता सुधार गर्नु केतलीको तल्लो भाग हो। यसका लागि चिप निर्माण, एलईडी प्याकेजिङ्ग र एप्लिकेसन उत्पादन विकास आवश्यक छ। सबै पक्षमा प्राविधिक प्रगति।
