LEDlarning issiqlik hosil qilish sabablari
An'anaviy yorug'lik manbalarida bo'lgani kabi, yarimo'tkazgichli diodlar (LED) ham umumiy yorug'lik samaradorligiga qarab ish paytida issiqlik hosil qiladi. Amaldagi elektr energiyasi ta'sirida elektronlar va teshiklarning nurlanishi elektroluminesans hosil qilish uchun qayta birlashadi va PN birikmasi yaqinida tarqaladigan yorug'lik tashqi (havo) ga etib borishi uchun chipning o'zi yarim o'tkazgich va qadoqlash vositasidan o'tishi kerak. Keng qamrovli oqim in'ektsiya samaradorligi, radiatsiya luminesans kvant samaradorligi, chipning tashqi yorug'lik olish samaradorligi va boshqalar, kirish energiyasining oxirgi atigi 30-40% yorug'lik energiyasiga, qolgan 60-70% esa asosan bo'lmagan energiyaga to'g'ri keladi. nuqta-matritsa tebranish konvertatsiya issiqlik radiatsiya murakkab shakli.
Chip haroratining oshishi radiatsiyaviy bo'lmagan kompleksni kuchaytiradi, yorug'lik samaradorligini yanada zaiflashtiradi. Odamlar sub'ektiv ravishda yuqori quvvatli LEDlarda issiqlik yo'q deb o'ylashgani uchun, aslida ular bor. Ko'p issiqlik foydalanish paytida osongina ko'plab muammolarni keltirib chiqaradi. Bundan tashqari, yuqori quvvatli LEDlarni birinchi marta ishlatadigan va issiqlik muammolarini qanday samarali hal qilishni tushunmaydigan ko'plab odamlar ishlab chiqarish ishonchliligini asosiy muammoga aylantiradi. Shunday qilib, biz o'ylab ko'rishimiz mumkin bo'lgan ba'zi savollar: LEDlarda issiqlik hosil bo'ladimi? U qancha issiqlik ishlab chiqarishi mumkin? LED qancha issiqlik hosil qiladi?
LEDning to'g'ridan-to'g'ri kuchlanishi ostida elektronlar quvvat manbaidan energiya oladi. Elektr maydonining harakatlanishi ostida PN birikmasining elektr maydoni engib o'tadi va N mintaqadan P mintaqasiga o'tish sodir bo'ladi. Bu elektronlar P mintaqasidagi teshiklar bilan qayta birlashadi. P mintaqasiga suzuvchi erkin elektronlar P mintaqasidagi valentlik elektronlariga qaraganda yuqori energiyaga ega bo'lganligi sababli, rekombinatsiya jarayonida elektronlar past energiya holatiga qaytadi va ortiqcha energiya fotonlar shaklida chiqariladi. Chiqarilgan fotonning to'lqin uzunligi energiya farqi bilan bog'liq, masalan. Ko'rinib turibdiki, yorug'lik chiqaradigan maydon asosan PN birikmasi yaqinida joylashgan va yorug'lik emissiyasi elektronlar va teshiklarning rekombinatsiyasi natijasida chiqarilgan energiya natijasidir. Yarimo'tkazgichli diyotda elektronlar yarimo'tkazgich zonasidan yarimo'tkazgich zonasiga butun sayohat davomida qarshilikka duch keladilar. Oddiy qilib aytganda, yarimo'tkazgichli diyotning jismoniy tuzilishi printsipdan oddiygina, manfiy elektroddan chiqarilgan elektronlar soni va yarimo'tkazgich diodining musbat elektrodiga qaytarilgan elektronlar tengdir. Oddiy diodlar, elektron-teshik juftligi rekombinatsiyasi sodir bo'lganda, energiya darajasi farqi omili tufayli, masalan, chiqarilgan foton spektri ko'rinadigan diapazonda emas.
Diyot ichidagi yo'lda elektronlar qarshilik mavjudligi sababli quvvat sarflaydi. Iste'mol qilinadigan quvvat elektronikaning asosiy qonunlariga mos keladi:
P = I2 R = I2 (RN + + RP) + IVTH
Eslatmalar: RN - N zonasining tana qarshiligi
VTH - PN birikmasini yoqish kuchlanishi
RP - P mintaqasining ommaviy qarshiligi
Iste'mol qilinadigan quvvat natijasida hosil bo'ladigan issiqlik:
Q = Pt
Bu erda: t - diodning quvvatlangan vaqti.
Aslida, LED hali ham yarimo'tkazgichli dioddir. Shuning uchun, LED oldinga yo'nalishda ishlayotganda, uning ish jarayoni yuqoridagi tavsifga mos keladi. Uning iste'mol qiladigan elektr quvvati:
P LED = U LED × I LED
Bu erda: U LED - LED yorug'lik manbai bo'ylab to'g'ridan-to'g'ri kuchlanish
I LED - bu LED orqali o'tadigan oqim
Iste'mol qilingan elektr quvvati issiqlikka aylanadi va chiqariladi:
Q＝P LED × t
Eslatmalar: t - quvvatni yoqish vaqti
Darhaqiqat, elektron P mintaqasidagi teshik bilan qayta birlashganda ajralib chiqadigan energiya tashqi quvvat manbai tomonidan to'g'ridan-to'g'ri ta'minlanmaydi, balki elektron N mintaqada bo'lgani uchun, tashqi elektr maydoni bo'lmaganda, uning energiya darajasi yuqori bo'ladi. P mintaqasiga qaraganda. Valentlik elektron darajasi, masalan, dan yuqori. U P mintaqasiga etib kelganida va P mintaqasida valentlik elektronlariga aylanish uchun teshiklar bilan qayta birlashganda, u juda ko'p energiya chiqaradi. Eg ning o'lchami materialning o'zi tomonidan belgilanadi va tashqi elektr maydoniga hech qanday aloqasi yo'q. Elektronga tashqi quvvat manbaining roli uni yo'nalishda harakat qilish va PN birikmasining rolini engish uchun surishdir.
LED tomonidan ishlab chiqarilgan issiqlik miqdori yorug'lik samaradorligi bilan hech qanday aloqasi yo'q; elektr quvvatining necha foizi yorug'lik hosil qilishi va elektr quvvatining qolgan foizi issiqlik hosil qilishi o'rtasida hech qanday bog'liqlik yo'q. Yuqori quvvatli LEDlarning issiqlik ishlab chiqarish, issiqlik qarshiligi va ulanish harorati tushunchalarini tushunish va nazariy formulalar va termal qarshilik o'lchovlarini olish orqali biz yuqori quvvatli LEDlarning haqiqiy qadoqlash dizayni, baholash va mahsulot qo'llanilishini o'rganishimiz mumkin. Shuni ta'kidlash kerakki, LED mahsulotlarining past yorug'lik samaradorligining hozirgi bosqichida issiqlikni boshqarish asosiy masala hisoblanadi. Issiqlik energiyasini ishlab chiqarishni kamaytirish uchun yorug'lik samaradorligini tubdan yaxshilash choynakning pastki qismidir. Bu chip ishlab chiqarish, LED qadoqlash va amaliy mahsulotlarni ishlab chiqishni talab qiladi. Har tomonlama texnologik taraqqiyot.
