Cauzele generării de căldură cu LED-uri
Ca și în cazul surselor de lumină convenționale, diodele emițătoare de semiconductori (LED-uri) generează și căldură în timpul funcționării, în funcție de eficiența luminoasă generală. Sub acțiunea energiei electrice aplicate, radiația electronilor și a găurilor se recombină pentru a produce electroluminiscență, iar lumina radiată în apropierea joncțiunii PN trebuie să treacă prin mediul semiconductor și mediul de ambalare al cipului în sine pentru a ajunge în exterior (aer). Eficiența cuprinzătoare a injecției curente, eficiența cuantică a luminiscenței radiației, eficiența extracției luminii externe a cipului etc., finalul doar 30-40% din energia de intrare în energia luminoasă, iar restul de 60-70% din energia sa are loc în principal într-un non- forma complexă de radiații de căldură de conversie a vibrațiilor cu matrice de puncte.
Creșterea temperaturii cipului va spori complexul de non-radiere, slăbind și mai mult eficiența luminoasă. Pentru că oamenii cred subiectiv că LED-urile de mare putere nu au căldură, de fapt, o fac. Multă căldură cauzează cu ușurință multe probleme în timpul utilizării. În plus, mulți oameni care folosesc LED-uri de mare putere pentru prima dată și nu înțeleg cum să rezolve eficient problemele termice, făcând ca fiabilitatea producției să devină principala problemă. Deci, iată câteva întrebări la care să ne gândim: LED-urile au căldură generată? Câtă căldură poate produce? Câtă căldură generează LED-ul?
Sub tensiunea directă a LED-ului, electronii obțin energie din sursa de alimentare. Sub conducerea câmpului electric, câmpul electric al joncțiunii PN este depășit și are loc trecerea de la regiunea N la regiunea P. Acești electroni se recombină cu găurile din regiunea P. Deoarece electronii liberi care se deplasează în regiunea P au o energie mai mare decât electronii de valență din regiunea P, electronii revin la o stare de energie scăzută în timpul recombinării, iar energia în exces este eliberată sub formă de fotoni. Lungimea de undă a fotonului emis este legată de diferența de energie De ex. Se poate observa că zona emițătoare de lumină se află în principal în apropierea joncțiunii PN, iar emisia de lumină este rezultatul energiei eliberate prin recombinarea electronilor și a găurilor. Într-o diodă semiconductoare, electronii vor întâmpina rezistență pe toată durata călătoriei de la zona semiconductoare la zona semiconductoare. Pur și simplu din principiu, structura fizică a diodei semiconductoare este pur și simplu din principiu, numărul de electroni emisi de electrodul negativ și electronii returnați la electrodul pozitiv al diodei semiconductoare sunt egale. Diodele obișnuite, când are loc recombinarea perechilor electron-gaură, datorită factorului diferenței de nivel de energie De exemplu, spectrul de fotoni eliberați nu este în domeniul vizibil.
Pe drumul în interiorul diodei, electronii consumă energie datorită prezenței rezistenței. Puterea consumată este conformă cu legile de bază ale electronicii:
P = I2 R = I2 (RN + + RP) + IVTH
Note: RN este rezistența corpului din zona N
VTH este tensiunea de pornire a joncțiunii PN
RP este rezistența în vrac a regiunii P
Căldura generată de puterea consumată este:
Q = Pt
Unde: t este timpul în care dioda este alimentată.
În esență, LED-ul este încă o diodă semiconductoare. Prin urmare, atunci când LED-ul lucrează în direcția înainte, procesul său de lucru este conform descrierii de mai sus. Puterea electrică pe care o consumă este:
P LED = U LED × I LED
Unde: U LED este tensiunea directă pe sursa de lumină LED
I LED este curentul care circulă prin LED
Puterea electrică consumată este transformată în căldură și eliberată:
Q＝P LED × t
Note: t este timpul de pornire
De fapt, energia eliberată atunci când electronul se recombină cu gaura din regiunea P nu este furnizată direct de sursa de alimentare externă, dar deoarece electronul se află în regiunea N, atunci când nu există câmp electric extern, nivelul său de energie este mai mare. decât cel al regiunii P. Nivelul electronilor de valență este mai mare decât de ex. Când ajunge în regiunea P și se recombină cu găurile pentru a deveni electroni de valență în regiunea P, va elibera atât de multă energie. Mărimea lui Eg este determinată de materialul în sine și nu are nimic de-a face cu câmpul electric extern. Rolul sursei de alimentare externe a electronului este de a-l împinge să se miște direcțional și de a depăși rolul joncțiunii PN.
Cantitatea de căldură generată de un LED nu are nimic de-a face cu eficiența luminii; nu există nicio relație între procentul de energie electrică care produce lumină, iar procentul rămas de putere electrică produce căldură. Prin înțelegerea conceptelor de generare de căldură, rezistență termică și temperatura de joncțiune a LED-urilor de mare putere și derivarea de formule teoretice și măsurători de rezistență termică, putem studia designul real al ambalajului, evaluarea și aplicațiile produselor LED-urilor de mare putere. Trebuie remarcat faptul că gestionarea căldurii este o problemă cheie în stadiul actual de eficiență luminoasă scăzută a produselor LED. Îmbunătățirea fundamentală a eficienței luminoase pentru a reduce generarea de energie termică este partea inferioară a ceainicului. Acest lucru necesită fabricarea de cipuri, ambalarea LED-urilor și dezvoltarea de produse de aplicație. Progresul tehnologic sub toate aspectele.
