Příčiny tepla LED

- Feb 02, 2021-

Stejně jako tradiční světelné zdroje i polovodičové světelné diody (LED) generují během provozu teplo, jehož množství závisí na celkové světelné účinnosti. Působením vnější elektrické energie se záření elektronů a děr rekombinuje za vzniku elektroluminiscence. Světlo vyzařované v blízkosti PN přechodu také musí projít polovodičovým médiem a obalovým médiem samotného čipu, aby se dostalo ven (vzduch). Kombinací účinnosti vstřikování proudu, kvantové účinnosti radioluminiscence a účinnosti extrakce externího světla čipu se nakonec pouze 30-40% vstupní elektrické energie přemění na světelnou energii a zbývajících 60-70% energie je hlavně způsobeno neradiační rekombinací mřížových vibrací Forma transformuje tepelnou energii.

Zvýšení teploty čipu zvýší neradiační rekombinaci a dále oslabí světelnou účinnost. Protože si lidé subjektivně myslí, že vysoce výkonné LED diody nemají žádné teplo, ale ve skutečnosti ano. Hodně tepla, aby se během používání vyskytly problémy. Mnoho lidí, kteří poprvé používají vysoce výkonné LED diody, navíc neví, jak efektivně řešit tepelné problémy, a proto je spolehlivost produktu velkým problémem. Generuje tedy LED světlo? Kolik tepla dokáže vyrobit? Kolik tepla generuje LED?

Pod dopředným napětím LED získávají elektrony energii z napájecího zdroje. Pod pohonem elektrického pole překonávají elektrické pole křižovatky PN a přechodu z oblasti N do oblasti P. Tyto elektrony se rekombinují s otvory v P oblasti. Jelikož volné elektrony unášené do zóny P mají vyšší energii než valenční elektrony v zóně P, elektrony se během rekombinace vracejí do stavu s nízkou energií a přebytečná energie se uvolňuje ve formě fotonů. Vlnová délka emitovaného fotonu souvisí s energetickým rozdílem Např. Je vidět, že oblast vyzařující světlo je hlavně blízko PN přechodu a vyzařování světla je výsledkem rekombinace elektronů a otvorů pro uvolnění energie. U polovodičové diody narazí elektrony na odpor během celé cesty od vstupu do polovodičové oblasti po opuštění polovodičové oblasti. Z jednoduchého hlediska se na fyzickou strukturu polovodičové diody jednoduše díváme z principu, že počet elektronů emitovaných ze záporné elektrody polovodičové diody a počet elektronů vracejících se ke kladné elektrodě jsou stejné. U běžných diod, kdy dochází k rekombinaci párů elektron-díra, není emitované fotonové spektrum v rozsahu viditelného světla kvůli rozdílu energetické úrovně Např.


Když elektrony cestují uvnitř diody, spotřebovávají energii kvůli existenci odporu. Spotřeba energie odpovídá základním zákonům elektroniky:

P = I2 R = I2 (RN {{3}} +RP) + IVTH

Kde: RN je odpor těla zóny N, VTH je zapínací napětí křižovatky PN, RP je odpor těla zóny P

Teplo generované spotřebovanou energií je:

Q=Pt

Kde: t je čas, kdy je dioda napájena.

LED je v zásadě stále polovodičová dioda. Proto, když LED pracuje v dopředném směru, její pracovní proces odpovídá výše uvedenému popisu. Elektrická energie, kterou spotřebovává, je:

P LED=U LED × I LED

Kde: U LED je dopředné napětí napříč světelným zdrojem LED

I LED je proud protékající LED

Spotřebovaná elektrická energie se přemění na teplo a uvolní se:

Q=P LED × t

Kde: t je doba zapnutí

Energie uvolněná, když se elektron rekombinuje s otvorem v zóně P, není přímo poskytována externím zdrojem energie, ale proto, že když je elektron v zóně N, když neexistuje žádné vnější elektrické pole, je jeho energetická úroveň vyšší než v P zóně. Úroveň valenční elektronové energie je vyšší než např. Když dosáhne zóny P a znovu se zkombinuje s otvory, aby se stala valenčním elektronem v zóně P, uvolní tolik energie. Velikost Eg je určena samotným materiálem a nemá nic společného s vnějším elektrickým polem. Účinek vnějšího zdroje energie na elektron je pouze jeho tlačení, aby provedlo směrový pohyb a překonalo účinek spojení PN.

Vytváření tepla LED nemá nic společného se světelnou účinností; mezi několika procenty elektrické energie na výrobu světla a zbývajícími několika procenty elektrické energie na výrobu tepla neexistuje žádný vztah. Díky pochopení konceptů výroby tepla, tepelného odporu a teploty spojení vysoce výkonných LED diod, odvození teoretických vzorců a měření tepelného odporu můžeme studovat skutečný design balení, hodnocení a použití produktu vysoce výkonných LED diod. Je třeba poznamenat, že řízení tepla je klíčovým problémem v současné fázi, kdy světelná účinnost LED produktů není vysoká. Jedná se o spodní linii pro zlepšení světelné účinnosti pro snížení tvorby tepla. To vyžaduje výrobu čipů, balení LED a vývoj aplikačních produktů. Technologický pokrok ve všech aspektech.


Dvojice:Obalové prvky, které ovlivňují účinnost extrakce světla LED Další:Související znalosti LED kapesních světel