Shkaqet e gjenerimit të nxehtësisë së LED
Ashtu si me burimet konvencionale të dritës, diodat që lëshojnë gjysmëpërçues (LED) gjithashtu gjenerojnë nxehtësi gjatë funksionimit, në varësi të efikasitetit të përgjithshëm të ndriçimit. Nën veprimin e energjisë elektrike të aplikuar, rrezatimi i elektroneve dhe vrimave rikombinohet për të prodhuar elektrolumineshencë, dhe drita e rrezatuar pranë kryqëzimit PN duhet të kalojë përmes mediumit gjysmëpërçues dhe mediumit të paketimit të vetë çipit për të arritur në pjesën e jashtme (ajrin). Efikasiteti gjithëpërfshirës i injektimit të rrymës, efikasiteti kuantik i luminescencës së rrezatimit, efikasiteti i nxjerrjes së dritës së jashtme të çipit, etj., vetëm 30-40% përfundimtare e energjisë hyrëse në energjinë e dritës, dhe pjesa e mbetur 60-70% e energjisë së saj kryesisht ndodh në një jo- forma komplekse e rrezatimit të nxehtësisë së konvertimit të vibrimit me matricë pikë.
Rritja e temperaturës së çipit do të përmirësojë kompleksin jo-rrezatues, duke dobësuar më tej efikasitetin e ndriçimit. Për shkak se njerëzit mendojnë subjektivisht se LED-të me fuqi të lartë nuk kanë nxehtësi, në fakt, ata kanë. Shumë nxehtësi shkakton lehtësisht shumë probleme gjatë përdorimit. Përveç kësaj, shumë njerëz që përdorin LED me fuqi të lartë për herë të parë dhe nuk e kuptojnë se si të zgjidhin në mënyrë efektive problemet termike, duke e bërë besueshmërinë e prodhimit të bëhet problemi kryesor. Pra, këtu janë disa pyetje që na lejoni të mendojmë: A kanë LED-të ndonjë nxehtësi të gjeneruar? Sa nxehtësi mund të prodhojë? Sa nxehtësi gjeneron LED?
Nën tensionin përpara të LED, elektronet marrin energji nga furnizimi me energji elektrike. Nën drejtimin e fushës elektrike, fusha elektrike e kryqëzimit PN kapërcehet dhe ndodh kalimi nga rajoni N në rajonin P. Këto elektrone rikombinohen me vrimat në rajonin P. Meqenëse elektronet e lira që lëvizin në rajonin P kanë energji më të lartë se elektronet e valencës në rajonin P, elektronet kthehen në një gjendje energjie të ulët gjatë rikombinimit dhe energjia e tepërt lëshohet në formën e fotoneve. Gjatësia e valës së fotonit të emetuar lidhet me diferencën e energjisë P.sh. Mund të shihet se zona që lëshon dritë është kryesisht afër kryqëzimit PN dhe emetimi i dritës është rezultat i energjisë së çliruar nga rikombinimi i elektroneve dhe vrimave. Në një diodë gjysmëpërçuese, elektronet do të hasin rezistencë gjatë gjithë udhëtimit nga zona e gjysmëpërçuesit në zonën e gjysmëpërçuesit. Thjesht nga parimi, struktura fizike e diodës gjysmëpërçuese është thjesht nga parimi, numri i elektroneve të emetuara nga elektroda negative dhe elektronet e kthyera në elektrodën pozitive të diodës gjysmëpërçuese janë të barabartë. Diodat e zakonshme, kur ndodh rikombinimi i çiftit elektron-vrima, për shkak të faktorit të ndryshimit të nivelit të energjisë P.sh., spektri i fotonit të çliruar nuk është në intervalin e dukshëm.
Gjatë rrugës brenda diodës, elektronet konsumojnë energji për shkak të pranisë së rezistencës. Fuqia e konsumuar është në përputhje me ligjet bazë të elektronikës:
P = I2 R = I2 (RN + + RP) + IVTH
Shënime: RN është rezistenca e trupit të zonës N
VTH është voltazhi i ndezjes së kryqëzimit PN
RP është rezistenca kryesore e rajonit P
Nxehtësia e gjeneruar nga energjia e konsumuar është:
Q = Pt
Ku: t është koha kur dioda merr energji.
Në thelb, LED është ende një diodë gjysmëpërçuese. Prandaj, kur LED është duke punuar në drejtimin përpara, procesi i tij i punës përputhet me përshkrimin e mësipërm. Fuqia elektrike që konsumon është:
P LED = U LED × I LED
Ku: U LED është voltazhi përpara në burimin e dritës LED
I LED është rryma që rrjedh nëpër LED
Energjia elektrike e konsumuar shndërrohet në nxehtësi dhe lirohet:
Q＝P LED × t
Shënime: t është koha e ndezjes
Në fakt, energjia e çliruar kur elektroni rikombinohet me vrimën në rajonin P nuk sigurohet drejtpërdrejt nga furnizimi i jashtëm me energji, por për shkak se elektroni është në rajonin N, kur nuk ka fushë elektrike të jashtme, niveli i tij i energjisë është më i lartë. se ai i rajonit P. Niveli i elektroneve të valencës është më i lartë se P.sh. Kur ai arrin rajonin P dhe rikombinohet me vrima për t'u bërë elektrone valence në rajonin P, ai do të lëshojë kaq shumë energji. Madhësia e Eg përcaktohet nga vetë materiali dhe nuk ka asnjë lidhje me fushën elektrike të jashtme. Roli i furnizimit me energji të jashtme të elektronit është ta shtyjë atë të lëvizë në drejtim dhe të kapërcejë rolin e kryqëzimit PN.
Sasia e nxehtësisë së gjeneruar nga një LED nuk ka të bëjë fare me efikasitetin e dritës; nuk ka asnjë lidhje ndërmjet përqindjes së energjisë elektrike që prodhon dritë, dhe përqindjes së mbetur të energjisë elektrike prodhon nxehtësi. Nëpërmjet të kuptuarit të koncepteve të gjenerimit të nxehtësisë, rezistencës termike dhe temperaturës së bashkimit të LED-ve me fuqi të lartë dhe nxjerrjes së formulave teorike dhe matjeve të rezistencës termike, ne mund të studiojmë dizajnin aktual të paketimit, vlerësimin dhe aplikimet e produktit të LED-ve me fuqi të lartë. Duhet të theksohet se menaxhimi i nxehtësisë është një çështje kyçe në fazën aktuale të efikasitetit të ulët të ndriçimit të produkteve LED. Përmirësimi rrënjësor i efikasitetit të ndriçimit për të zvogëluar prodhimin e energjisë termike është fundi i kazanit. Kjo kërkon prodhimin e çipave, paketimin LED dhe zhvillimin e produktit të aplikimit. Progresi teknologjik në të gjitha aspektet.
