Causas da geração de calor do LED
Tal como acontece com as fontes de luz convencionais, os diodos emissores de semicondutores (LEDs) também geram calor durante a operação, dependendo da eficiência luminosa geral. Sob a ação da energia elétrica aplicada, a radiação de elétrons e buracos se recombina para produzir eletroluminescência, e a luz irradiada perto da junção PN precisa passar pelo meio semicondutor e pelo meio de empacotamento do próprio chip para chegar ao exterior (ar). Eficiência abrangente de injeção de corrente, eficiência quântica de luminescência de radiação, eficiência de extração de luz externa de chip, etc., o final apenas 30-40% da energia de entrada em energia luminosa, e os 60-70% restantes de sua energia ocorrem principalmente em um ambiente não- forma complexa de radiação de calor de conversão de vibração de matriz de pontos.
O aumento da temperatura do chip aumentará o complexo de não radiação, enfraquecendo ainda mais a eficiência luminosa. Porque as pessoas pensam subjetivamente que os LEDs de alta potência não têm calor, na verdade, eles têm. Muito calor causa facilmente muitos problemas durante o uso. Além disso, muitas pessoas que usam LEDs de alta potência pela primeira vez e não entendem como resolver problemas térmicos de forma eficaz, fazem com que a confiabilidade da produção se torne o principal problema. Então, aqui estão algumas questões que devemos pensar: Os LEDs geram algum calor? Quanto calor ele pode produzir? Quanto calor o LED gera?
Sob a tensão direta do LED, os elétrons obtêm energia da fonte de alimentação. Sob a condução do campo elétrico, o campo elétrico da junção PN é superado e ocorre a transição da região N para a região P. Esses elétrons se recombinam com as lacunas na região P. Como os elétrons livres que entram na região P têm energia mais alta do que os elétrons de valência na região P, os elétrons retornam a um estado de baixa energia durante a recombinação e o excesso de energia é liberado na forma de fótons. O comprimento de onda do fóton emitido está relacionado à diferença de energia, por exemplo. Pode-se observar que a área emissora de luz está principalmente próxima à junção PN, e a emissão de luz é o resultado da energia liberada pela recombinação de elétrons e buracos. Em um diodo semicondutor, os elétrons encontrarão resistência durante todo o percurso da zona semicondutora até a zona semicondutora. Simplesmente pelo princípio, a estrutura física do diodo semicondutor é simplesmente pelo princípio, o número de elétrons emitidos do eletrodo negativo e os elétrons retornados ao eletrodo positivo do diodo semicondutor são iguais. Diodos comuns, quando ocorre recombinação de pares elétron-buraco, devido ao fator de diferença de nível de energia. Por exemplo, o espectro de fótons liberados não está na faixa visível.
No caminho para dentro do diodo, os elétrons consomem energia devido à presença de resistência. A energia consumida está em conformidade com as leis básicas da eletrônica:
P = I2 R = I2 (RN + + RP) + IVTH
Notas: RN é a resistência corporal da zona N
VTH é a tensão de ativação da junção PN
RP é a resistência em massa da região P
O calor gerado pela energia consumida é:
Q = Pt
Onde: t é o tempo em que o diodo fica energizado.
Em essência, o LED ainda é um diodo semicondutor. Portanto, quando o LED está funcionando na direção direta, seu processo de funcionamento está em conformidade com a descrição acima. A energia elétrica que consome é:
LED P = LED U × LED I
Onde: U LED é a tensão direta na fonte de luz LED
I LED é a corrente que flui através do LED
A energia elétrica consumida é convertida em calor e liberada:
Q＝P LED × t
Notas: t é o tempo de inicialização
Na verdade, a energia liberada quando o elétron se recombina com o buraco na região P não é fornecida diretamente pela fonte de alimentação externa, mas como o elétron está na região N, quando não há campo elétrico externo, seu nível de energia é maior que o da região P. O nível de elétrons de valência é maior que Eg. Quando atingir a região P e se recombinar com lacunas para se tornar elétrons de valência na região P, liberará muita energia. O tamanho de Eg é determinado pelo próprio material e não tem nada a ver com o campo elétrico externo. O papel da fonte de alimentação externa para o elétron é empurrá-lo para se mover direcionalmente e superar o papel da junção PN.
A quantidade de calor gerada por um LED não tem nada a ver com a eficiência luminosa; não há relação entre a porcentagem de energia elétrica que produz luz e a porcentagem restante de energia elétrica que produz calor. Através da compreensão dos conceitos de geração de calor, resistência térmica e temperatura de junção de LEDs de alta potência e da derivação de fórmulas teóricas e medições de resistência térmica, podemos estudar o design real de embalagens, avaliação e aplicações de produtos de LEDs de alta potência. Deve-se notar que o gerenciamento de calor é uma questão fundamental no atual estágio de baixa eficiência luminosa dos produtos LED. Melhorar fundamentalmente a eficiência luminosa para reduzir a geração de energia térmica é o fundo da chaleira. Isso requer fabricação de chips, embalagens de LED e desenvolvimento de produtos de aplicação. Progresso tecnológico em todos os aspectos.
