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克服PN结的电场

2021-09-17 15:29:24 admin

 

归纳电流注入功率、芯片外部光取出功率、辐射发光量子功率等,最终大概只有30-40%的输入电能转化为光能,其他60-70%的能量主要以非辐射复合发生的点阵振动的形式转化热能。那么,LED路灯究竟有没有热量发生呢?能发生多少热量呢?LED发生的热量又究竟有多大?
跟着芯片温度的升高,就会增强非辐射复合,进一步消弱发光功率。大量的热,以至于在运用进程中发生问题。加上很多初次运用大功率LED的人,对热问题又不明白如何有效地处理,使得产品可靠性成为主要问题。
LED在正向电压下,电子从电源获得能量,在电场的驱动下,克服PN结的电场,由N区跃迁到P区,这些电子与P区的空穴发生复合。因为漂移到P区的自由电子具有高于P区价电子的能量,复合时电子回到低能量态,剩余的能量以光子的形式放出。宣布光子的波长与能量差Eg相关。可见,发光区主要在PN结附近,发光是因为电子与空穴复合开释能量的成果。一隻半导体二极体,电子在进入半导体区到脱离半导体区的全部旅程中,都会遇到电阻。简略地从原理上看,半导体二极体的物理结构简略地从原理上看,半导体二极体的物理结构源负极宣布的电子和回到正极的电子数是相等的。一般的二极体,在发生电子-空穴对的复合是,因为能级差Eg的因素,开释的光子光谱不在可见光范围内。
电子在二极体内部的路途中,都会因电阻的存在而耗费功率。所耗费的功率符合电子学的基本定律:
P=I2R=I2(RN++RP)+IVTH
式中:RN是N区体电阻
VTH是PN结的开启电压
RP是P区体电阻
耗费的功率发生的热量为:
Q=Pt
式中:t为二极体通电的时刻。
本质上,LED依然是一只半导体二极体。因而,LED在正向工作时,它的工作进程符合上面的叙述。它所它所耗费的电功率为:
PLED=ULED×ILED
式中:ULED是LED光源两头的正向电压:
ILED是流过LED的电流
这些耗费的电功率转化为热量放出:
Q=PLED×t
式中:t为通电时刻
实践上,电子在P区与空穴复合时开释的能量,并不是由外电源直接供给的,而是因为该电子在N区时,在没有外电场时,它的能级就比P区的价电子能级高出Eg。当它抵达P区后,与空穴复合而成为P区的价电子时,它就会开释出这麼多的能量。Eg的巨细是由资料自身决议的,与外电场无关。外电源对电子的效果只是推动它做定向移动,并克服PN结的效果。
LED路灯的产热量与光效无关;不存在百分之几的电功率发生光,其他百分之几的电功率发生热的关系。透过对大功率LED热的发生、热阻、结温概念的了解和理论公式的推导及热阻测量,我们能够研究大功率LED的实践封装规划、评价和产品应用。需求阐明的是热量管理是在LED产品的发光功率不高的现阶段的关键问题,从根本上前进发光功率以减少热能的发生才是釜底抽薪之举,这需求芯片制作、LED封装及应用产品开发各环节技能的前进。


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