大功率LED燈珠熱量是怎么產(chǎn)生的
大功率led燈珠是LED照明光源的主要組成部分,大功率燈珠因受到散熱、光效等方面制約,前些年發(fā)展相當(dāng)緩慢。今年來隨著散熱技術(shù)的發(fā)展,封裝技術(shù)的改進,大功率led燈珠得到了較快速的發(fā)展,成為LED光源的主要光源之一。
綜合電流注入效率、輻射發(fā)光量子效率、芯片外部光取出效率等,最終大概只有30-40%的輸入電能轉(zhuǎn)化為光能,其余60-70%的能量主要以非輻射復(fù)合發(fā)生的點陣振動的形式轉(zhuǎn)化熱能。
而芯片溫度的升高,則會增強非輻射復(fù)合,進一步消弱發(fā)光效率。因為,人們主觀上認為大功率LED沒有熱量,事實上確有。大量的熱,以至于在使用過程中發(fā)生問題。加上很多初次使用大功率LED的人,對熱問題又不懂如何有效地解決,使得產(chǎn)品可靠性成為主要問題。那么,LED究竟有沒有熱量產(chǎn)生呢?能產(chǎn)生多少熱量呢?LED產(chǎn)生的熱量究竟有多大?
LED在正向電壓下,電子從電源獲得能量,在電場的驅(qū)動下,克服PN結(jié)的電場,由N區(qū)躍遷到P區(qū),這些電子與P區(qū)的空穴發(fā)生復(fù)合。由于漂移到P區(qū)的自由電子具有高于P區(qū)價電子的能量,復(fù)合時電子回到低能量態(tài),多余的能量以光子的形式放出。發(fā)出光子的波長與能量差Eg相關(guān)。可見,發(fā)光區(qū)主要在PN結(jié)附近,發(fā)光是由于電子與空穴復(fù)合釋放能量的結(jié)果。一隻半導(dǎo)體二極體,電子在進入半導(dǎo)體區(qū)到離開半導(dǎo)體區(qū)的全部路程中,都會遇到電阻。簡單地從原理上看,半導(dǎo)體二極體的物理結(jié)構(gòu)簡單地從原理上看,半導(dǎo)體二極體的物理結(jié)構(gòu)源負極發(fā)出的電子和回到正極的電子數(shù)是相等的。普通的二極體,在發(fā)生電子-空穴對的復(fù)合是,由于能級差Eg的因素,釋放的光子光譜不在可見光范圍內(nèi)。
LED的產(chǎn)熱量與光效無關(guān);不存在百分之幾的電功率產(chǎn)生光,其余百分之幾的電功率產(chǎn)生熱的關(guān)係。透過對大功率LED熱的產(chǎn)生、熱阻、結(jié)溫概念的理解和理論公式的推導(dǎo)及熱阻測量,我們可以研究大功率LED的實際封裝設(shè)計、評估和產(chǎn)品應(yīng)用需要說明的是熱量管理是在LED產(chǎn)品的發(fā)光效率不高的現(xiàn)階段的關(guān)鍵問題,從根本上提高發(fā)光效率以減少熱能的產(chǎn)生才是釜底抽薪之舉,這需要芯片制造、LED封裝及應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)各環(huán)節(jié)技術(shù)的進步。
LED光源是固態(tài)環(huán)保光源,節(jié)能優(yōu)勢明顯,尤其在國家節(jié)能減排政策的背景下,已經(jīng)成為政府、企業(yè)投資推動的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè),LED照明將逐步得到推廣,并有可能慢慢替代其他照明光源。
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