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    [轉載]LED產生熱量的原因 [復制鏈接]

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    離線csk9818
     
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    只看樓主 倒序閱讀 樓主  發(fā)表于: 2009-12-27
    與傳統(tǒng)光源一樣,半導體發(fā)光二極體(LED)在工作期間也會產生熱量,其多少取決于整體的發(fā)光效率。在外加電能量作用下,電子和空穴的輻射復合發(fā)生電致發(fā)光,在P-N結附近輻射出來的光還需經過芯片(chip)本身的半導體介質和封裝介質才能抵達外界(空氣)。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%的輸入電能轉化為光能,其餘60-70%的能量主要以非輻射復合發(fā)生的點陣振動的形式轉化熱能。 D4IP$pAD  
    <; P40jDL  
         而芯片溫度的升高,則會增強非輻射復合,進一步消弱發(fā)光效率。因為,人們主觀上認為大功率 LED  沒有熱量,事實上確有。大量的熱,以至于在使用過程中發(fā)生問題。加上很多初次使用大功率LED 的人,對熱問題又不懂如何有效地解決,使得產品可靠性成為主要問題。那麼,LED 究竟有沒有熱量產生呢?能產生多少熱量呢? LED 產生的熱量究竟有多大? YQN@;  
    H7?Sd(U  
         LED 在正向電壓下,電子從電源獲得能量,在電場的驅動下,克服PN 結的電場,由N 區(qū)躍遷到P 區(qū),這些電子與P 區(qū)的空穴發(fā)生復合。由于漂移到P 區(qū)的自由電子具有高于P 區(qū)價電子的能量,復合時電子回到低能量態(tài),多餘的能量以光子的形式放出。發(fā)出光子的波長與能量差 Eg 相關?梢,發(fā)光區(qū)主要在PN 結附近,發(fā)光是由于電子與空穴復合釋放能量的結果。一隻半導體二極體,電子在進入半導體區(qū)到離開半導體區(qū)的全部路程中,都會遇到電阻。簡單地從原理上看,半導體二極體的物理結構簡單地從原理上看,半導體二極體的物理結構源負極發(fā)出的電子和回到正極的電子數(shù)是相等的。普通的二極體,在發(fā)生電子-空穴對的復合是,由于能級差Eg的因素,釋放的光子光譜不在可見光范圍內。 `JzP V/6  
    MiN|u  
    電子在二極體內部的路途中,都會因電阻的存在而消耗功率。所消耗的功率符合電子學的基本定律: D&-cNxh  
    P =I2 R =I2(RN ++RP )+IVTH :/XWk %  
    式中:RN 是N 區(qū)體電阻 F\Q X=n  
    VTH 是PN 結的開啟電壓 bx._,G  
    RP 是P 區(qū)體電阻  P0<)E  
    消耗的功率產生的熱量為: 6R'z3[K9  
    Q =  Pt %n)H(QPW  
    式中:t 為二極體通電的時間。 /|LQ?n  
    .8]buM5_G  
    本質上,LED 依然是一隻半導體二極體。因此,LED 在正向工作時,它的工作過程符合上面的敍述。它所它所消耗的電功率為: hq*"S -N  
    P LED = U LED × I LED %*a%F~Ss  
    式中:U LED 是LED 光源兩端的正向電壓 ';zS0Yk  
    I LED 是流過LED 的電流 PfjD!=yS=h  
    這些消耗的電功率轉化為熱量放出: M.u1SB0  
    Q=P LED × t /H~]5JZ3-E  
    式中:t 為通電時間 8z)J rO}  
    32z2c:G  
         實際上,電子在P 區(qū)與空穴復合時釋放的能量,并不是由外電源直接提供的,而是由于該電子在N 區(qū)時,在沒有外電場時,它的能級就比P 區(qū)的價電子能級高出Eg。當它到達P 區(qū)后,與空穴復合而成為P 區(qū)的價電子時,它就會釋放出這麼多的能量。Eg 的大小是由材料本身決定的,與外電場無關。外電源對電子的作用只是推動它做定向移動,并克服PN 結的作用。 JsK_q9]$e  
    kHz?vVE/l  
         LED 的產熱量與光效無關;不存在百分之幾的電功率產生光,其餘百分之幾的電功率產生熱的關係。透過對大功率LED熱的產生、熱阻、結溫概念的理解和理論公式的推導及熱阻測量,我們可以研究大功率LED的實際封裝設計、評估和產品應用。需要說明的是熱量管理是在LED產品的發(fā)光效率不高的現(xiàn)階段的關鍵問題,從根本上提高發(fā)光效率以減少熱能的產生才是釜底抽薪之舉,這需要芯片制造、LED封裝及應用產品開發(fā)各環(huán)節(jié)技術的進步。
     
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    離線sandyhongxm
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    只看該作者 1樓 發(fā)表于: 2009-12-28
    不錯的資料,感謝樓主
    離線ycgpcx
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    只看該作者 2樓 發(fā)表于: 2009-12-29
       LED 的產熱量與光效無關;不存在百分之幾的電功率產生光,其餘百分之幾的電功率產生熱的關係。 ODCv^4}9  
    N[&(e d=  
    LZ這句話是什么意思啊,還有電功率去哪了啊