Príčiny generovania tepla LED
Rovnako ako pri bežných svetelných zdrojoch, aj polovodičové diódy (LED) vytvárajú teplo počas prevádzky v závislosti od celkovej svetelnej účinnosti. Pôsobením aplikovanej elektrickej energie sa žiarenie elektrónov a dier rekombinuje a vytvára elektroluminiscenciu a svetlo vyžarované v blízkosti PN prechodu musí prejsť cez polovodičové médium a obalové médium samotného čipu, aby sa dostalo von (vzduch). Komplexná účinnosť vstrekovania prúdu, kvantová účinnosť luminiscencie žiarenia, účinnosť extrakcie externého svetla čipu atď., konečných iba 30-40% vstupnej energie do svetelnej energie a zvyšných 60-70% jej energie sa vyskytuje hlavne v žiarenie komplexná forma bodovej matice vibrácie premena tepla.
Zvýšenie teploty čipu zvýši neradiačný komplex a ďalej oslabí svetelnú účinnosť. Pretože ľudia si subjektívne myslia, že vysokovýkonné LED diódy nemajú žiadne teplo, v skutočnosti áno. Veľké množstvo tepla ľahko spôsobí veľa problémov počas používania. Navyše veľa ľudí, ktorí prvýkrát používajú vysokovýkonné LED diódy a nerozumejú tomu, ako efektívne riešiť tepelné problémy, sa spoľahlivosť výroby stáva hlavným problémom. Takže tu je niekoľko otázok, na ktoré by sme sa mali zamyslieť: Vyvíjajú LED diódy nejaké teplo? Koľko tepla dokáže vyprodukovať? Koľko tepla generuje LED?
Pod priamym napätím LED získavajú elektróny energiu z napájacieho zdroja. Pri riadení elektrického poľa je elektrické pole PN prechodu prekonané a dochádza k prechodu z oblasti N do oblasti P. Tieto elektróny sa rekombinujú s otvormi v oblasti P. Keďže voľné elektróny driftujúce do oblasti P majú vyššiu energiu ako valenčné elektróny v oblasti P, elektróny sa počas rekombinácie vracajú do nízkoenergetického stavu a prebytočná energia sa uvoľňuje vo forme fotónov. Vlnová dĺžka emitovaného fotónu súvisí s energetickým rozdielom Napr. Je vidieť, že oblasť vyžarujúca svetlo je hlavne v blízkosti PN prechodu a emisia svetla je výsledkom energie uvoľnenej rekombináciou elektrónov a dier. V polovodičovej dióde sa elektróny stretnú s odporom počas celej cesty z polovodičovej zóny do polovodičovej zóny. Jednoducho z princípu, fyzikálna štruktúra polovodičovej diódy je jednoducho z princípu, počet elektrónov emitovaných zo zápornej elektródy a elektrónov vrátených do kladnej elektródy polovodičovej diódy sú rovnaké. Bežné diódy, keď dochádza k rekombinácii párov elektrón-diera, v dôsledku faktora rozdielu energetickej hladiny napr. uvoľnené fotónové spektrum nie je vo viditeľnom rozsahu.
Na ceste do diódy spotrebúvajú elektróny energiu kvôli prítomnosti odporu. Spotrebovaná energia je v súlade so základnými zákonmi elektroniky:
P = I2 R = I2 (RN + + RP) + IVTH
Poznámky: RN je telesný odpor zóny N
VTH je zapínacie napätie PN prechodu
RP je objemový odpor oblasti P
Teplo generované spotrebovanou energiou je:
Q = Pt
Kde: t je čas, keď je dióda pod napätím.
V podstate je LED stále polovodičová dióda. Preto, keď LED pracuje v smere dopredu, jej pracovný proces zodpovedá vyššie uvedenému popisu. Elektrická energia, ktorú spotrebuje, je:
P LED = U LED × I LED
Kde: U LED je dopredné napätie naprieč zdrojom svetla LED
I LED je prúd pretekajúci cez LED
Spotrebovaná elektrická energia sa premení na teplo a uvoľní sa:
Q＝P LED × t
Poznámky: t je čas zapnutia
V skutočnosti energia uvoľnená, keď sa elektrón rekombinuje s dierou v oblasti P, nie je priamo poskytovaná externým zdrojom energie, ale pretože elektrón je v oblasti N, keď neexistuje žiadne vonkajšie elektrické pole, jeho energetická hladina je vyššia. ako v regióne P. Hladina valenčných elektrónov je vyššia ako napr. Keď dosiahne oblasť P a rekombinuje sa s dierami, aby sa z nej stali valenčné elektróny v oblasti P, uvoľní toľko energie. Veľkosť Eg je určená samotným materiálom a nemá nič spoločné s vonkajším elektrickým poľom. Úlohou externého napájania elektrónu je prinútiť ho k smerovému pohybu a prekonať úlohu PN prechodu.
Množstvo tepla generovaného LED nemá nič spoločné so svetelnou účinnosťou; neexistuje žiadny vzťah medzi tým, koľko percent elektrickej energie vytvára svetlo a zvyšné percento elektrickej energie vytvára teplo. Prostredníctvom pochopenia pojmov generovania tepla, tepelného odporu a teploty prechodu vysokovýkonných LED a odvodením teoretických vzorcov a meraní tepelného odporu môžeme študovať skutočný dizajn balenia, hodnotenie a produktové aplikácie vysokovýkonných LED. Treba poznamenať, že riadenie tepla je kľúčovou otázkou v súčasnej fáze nízkej svetelnej účinnosti LED produktov. Zásadným zlepšením svetelnej účinnosti na zníženie tvorby tepelnej energie je dno kanvice. To si vyžaduje výrobu čipov, balenie LED a vývoj aplikačných produktov. Technologický pokrok vo všetkých aspektoch.
