LED තාප උත්පාදනය සඳහා හේතු
සාම්ප්‍රදායික ආලෝක ප්‍රභවයන් මෙන්ම, අර්ධ සන්නායක විමෝචක ඩයෝඩ (LED) ද සමස්ත දීප්තියේ කාර්යක්ෂමතාව මත ක්‍රියා කිරීමේදී තාපය ජනනය කරයි. ව්‍යවහාරික විද්යුත් ශක්තියේ ක්‍රියාකාරිත්වය යටතේ, ඉලෙක්ට්රෝන සහ සිදුරුවල විකිරණ නැවත ඒකාබද්ධ වී විද්යුත් විච්ඡේදනය නිපදවන අතර, පීඑන් හන්දිය අසල විකිරණය වන ආලෝකය, චිපයේ අර්ධ සන්නායක මාධ්‍යය සහ ඇසුරුම් මාධ්‍යය හරහා පිටත (වාතය) වෙත ළඟා වීමට අවශ්‍ය වේ. විස්තීරණ ධාරා එන්නත් කිරීමේ කාර්යක්ෂමතාව, විකිරණ දීප්තිය ක්වොන්ටම් කාර්යක්ෂමතාව, චිප් බාහිර ආලෝක නිස්සාරණ කාර්යක්ෂමතාව යනාදිය, අවසාන වශයෙන් ආලෝක ශක්තියට ආදාන ශක්තියෙන් 30-40% ක් පමණක් වන අතර ඉතිරි 60-70% ශක්තිය ප්රධාන වශයෙන් සිදු නොවේ. dot-matrix කම්පන පරිවර්තන තාපයේ විකිරණ සංකීර්ණ ආකාරය.
චිප් උෂ්ණත්වය වැඩිවීම විකිරණ නොවන සංකීර්ණය වැඩි දියුණු කරයි, දීප්තිමත් කාර්යක්ෂමතාව තවදුරටත් දුර්වල කරයි. අධි බලැති LED වලට තාපයක් නොමැති බව මිනිසුන් ආත්මීයව සිතන නිසා, ඇත්ත වශයෙන්ම, ඔවුන් එසේ කරයි. අධික තාපය භාවිතයේදී බොහෝ ගැටලු ඇති කරයි. මීට අමතරව, පළමු වරට අධි බලැති LED භාවිතා කරන බොහෝ අය සහ තාප ගැටළු ඵලදායි ලෙස විසඳා ගන්නේ කෙසේදැයි නොතේරෙන අතර, නිෂ්පාදන විශ්වසනීයත්වය ප්රධාන ගැටළුව බවට පත් කරයි. ඉතින් මෙන්න ප්‍රශ්න කිහිපයක් අපි හිතමු: LED වල කිසියම් තාපයක් ජනනය වී තිබේද? එය කොපමණ තාපයක් නිපදවිය හැකිද? LED මඟින් කොපමණ තාපයක් ජනනය කරයිද?
LED හි ඉදිරි වෝල්ටීයතාවය යටතේ, ඉලෙක්ට්රෝන බල සැපයුමෙන් ශක්තිය ලබා ගනී. විද්යුත් ක්ෂේත්රයේ ධාවනය යටතේ, PN හන්දියේ විද්යුත් ක්ෂේත්රය ජය ගන්නා අතර, N කලාපයේ සිට P කලාපයට සංක්රමණය වීම සිදු වේ. මෙම ඉලෙක්ට්රෝන P කලාපයේ සිදුරු සමඟ නැවත ඒකාබද්ධ වේ. P කලාපයට ගසාගෙන යන නිදහස් ඉලෙක්ට්රෝන P කලාපයේ සංයුජතා ඉලෙක්ට්රෝන වලට වඩා වැඩි ශක්තියක් ඇති බැවින්, ප්‍රතිසංයෝජනයේදී ඉලෙක්ට්රෝන අඩු ශක්ති තත්ත්වයකට නැවත පැමිණෙන අතර අතිරික්ත ශක්තිය ෆෝටෝන ආකාරයෙන් නිකුත් වේ. විමෝචනය වන ෆෝටෝනයේ තරංග ආයාමය ශක්ති වෙනසට සම්බන්ධ වේ උදා. ආලෝකය විහිදුවන ප්‍රදේශය ප්රධාන වශයෙන් PN හන්දිය ආසන්නයේ ඇති බව දැක ගත හැකි අතර ආලෝක විමෝචනය ඉලෙක්ට්රෝන සහ සිදුරු නැවත එකතු වීමෙන් නිකුත් වන ශක්තියේ ප්‍රතිඵලයකි. අර්ධ සන්නායක ඩයෝඩයක දී, අර්ධ සන්නායක කලාපයේ සිට අර්ධ සන්නායක කලාපයට යන සම්පූර්ණ ගමනේදී ඉලෙක්ට්‍රෝනවලට ප්‍රතිරෝධයක් ඇති වේ. සරලව මූලධර්මයෙන්, අර්ධ සන්නායක ඩයෝඩයේ භෞතික ව්යුහය මූලධර්මයෙන් සරලව, සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩයෙන් විමෝචනය වන ඉලෙක්ට්රෝන සංඛ්යාව සහ අර්ධ සන්නායක ඩයෝඩයේ ධනාත්මක ඉලෙක්ට්රෝඩය වෙත ආපසු පැමිණෙන ඉලෙක්ට්රෝන සමාන වේ. සාමාන්‍ය ඩයෝඩ, ඉලෙක්ට්රෝන සිදුරු යුගල ප්‍රතිසංයෝජනය සිදු වන විට, ශක්ති මට්ටමේ වෙනස උදා සාධකය හේතුවෙන්, මුදා හරින ලද ෆෝටෝන වර්ණාවලිය දෘශ්‍ය පරාසයේ නොමැත.
ඩයෝඩය තුළට යන විට, ප්‍රතිරෝධය පැවතීම නිසා ඉලෙක්ට්රෝන බලය පරිභෝජනය කරයි. පරිභෝජනය කරන බලය ඉලෙක්ට්රොනික උපකරණවල මූලික නීතිවලට අනුකූල වේ:
P = I2 R = I2 (RN + + RP) + IVTH
සටහන්: RN යනු N කලාපයේ ශරීර ප්‍රතිරෝධයයි
VTH යනු PN හන්දියේ හැරවුම් වෝල්ටීයතාවය
RP යනු P කලාපයේ තොග ප්‍රතිරෝධයයි
පරිභෝජනය කරන බලයෙන් ජනනය වන තාපය:
Q = Pt
කොහෙද: t යනු ඩයෝඩය ශක්තිජනක වන කාලයයි.
සාරාංශයක් ලෙස, LED තවමත් අර්ධ සන්නායක ඩයෝඩයකි. එබැවින්, LED ඉදිරි දිශාවට වැඩ කරන විට, එහි ක්රියාකාරී ක්රියාවලිය ඉහත විස්තරයට අනුකූල වේ. එය පරිභෝජනය කරන විදුලි බලය:
P LED = U LED × I LED
කොහෙද: U LED යනු LED ආලෝක ප්‍රභවය හරහා ඉදිරි වෝල්ටීයතාවය
I LED යනු LED හරහා ගලා යන ධාරාවයි
පරිභෝජනය කරන විදුලි බලය තාපය බවට පරිවර්තනය කර මුදා හරිනු ලැබේ:
Q＝P LED × t
සටහන්: t යනු බලය ක්‍රියාත්මක වන වේලාවයි
ඇත්ත වශයෙන්ම, ඉලෙක්ට්‍රෝනය P කලාපයේ සිදුර සමඟ නැවත සංකලනය වන විට නිකුත් වන ශක්තිය බාහිර බල සැපයුම මගින් සෘජුවම සපයන්නේ නැත, නමුත් ඉලෙක්ට්‍රෝනය N කලාපයේ නිසා, බාහිර විද්යුත් ක්ෂේත්‍රයක් නොමැති විට, එහි ශක්ති මට්ටම වැඩි වේ. පී කලාපයට වඩා. සංයුජතා ඉලෙක්ට්රෝන මට්ටම උදා. එය P කලාපයට ළඟා වී සිදුරු සමඟ නැවත එකතු වී P කලාපයේ සංයුජතා ඉලෙක්ට්රෝන බවට පත් වූ විට, එය එතරම් ශක්තියක් මුදා හරිනු ඇත. Eg හි ප්රමාණය ද්‍රව්‍යය විසින්ම තීරණය කරනු ලබන අතර බාහිර විද්යුත් ක්ෂේත්රය සමඟ කිසිදු සම්බන්ධයක් නොමැත. ඉලෙක්ට්රෝනයට බාහිර බල සැපයුමේ කාර්යභාරය වන්නේ එය දිශානුගතව චලනය කිරීමට තල්ලු කිරීම සහ PN හන්දියේ භූමිකාව ජය ගැනීමයි.
LED මඟින් ජනනය වන තාප ප්රමාණය ආලෝකයේ කාර්යක්ෂමතාවයට සම්බන්ධ නැත; විදුලි බලයෙන් ආලෝකය නිපදවන ප්‍රතිශතය හා විදුලි බලයේ ඉතිරි ප්‍රතිශතය තාපය නිපදවන ප්‍රතිශතය අතර සම්බන්ධයක් නොමැත. අධි බල LED වල තාප උත්පාදනය, තාප ප්‍රතිරෝධය සහ සන්ධි උෂ්ණත්වය සහ න්‍යායික සූත්‍ර ව්‍යුත්පන්න කිරීම සහ තාප ප්‍රතිරෝධය මැනීම යන සංකල්ප අවබෝධ කර ගැනීමෙන්, අපට අධි බලැති LED වල සැබෑ ඇසුරුම් සැලසුම්, ඇගයීම සහ නිෂ්පාදන යෙදුම් අධ්‍යයනය කළ හැකිය. LED නිෂ්පාදනවල අඩු දීප්තිමත් කාර්යක්ෂමතාවයේ වත්මන් අදියරේදී තාප කළමනාකරණය ප්රධාන ගැටළුවක් බව සැලකිල්ලට ගත යුතුය. තාප ශක්තිය උත්පාදනය අඩු කිරීම සඳහා මූලික වශයෙන් දීප්තිමත් කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කිරීම කේතලයේ පතුලයි. මේ සඳහා චිප් නිෂ්පාදනය, LED ඇසුරුම්කරණය සහ යෙදුම් නිෂ්පාදන සංවර්ධනය අවශ්‍ය වේ. සෑම අංශයකින්ම තාක්ෂණික ප්රගතිය.
