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大功率LED燈具結溫的原因

來源: 時間:2017-03-17 13:43:34

1、什么是大功率LED燈具結溫的結溫?

大功率LED燈具結溫的根本構造是一個半導體的P-N結。實驗指出,當電流流過大功率LED燈具結溫元件時,P-N結的溫度將上升,嚴厲意義上說,就把P-N結區的溫度定義為大功率LED燈具結溫結溫。通常由于元件芯片均具有很小的尺寸,因而我們也可把大功率LED燈具結溫芯片的溫度視之為結溫。


2、產生大功率LED燈具結溫結溫的緣由有哪些?

在大功率LED燈具結溫工作時,可存在以下五種狀況促使結溫不同水平的上升:

a、元件不良的電極構造,視窗層襯底或結區的資料以及導電銀膠等均存在一定的電阻值,這些電阻互相壘加,構成大功率LED燈具結溫元件的串聯電阻。當電流流過P-N結時,同時也會流過這些電阻,從而產生焦耳熱,引致芯片溫度或結溫的升高。

b、由于P-N結不可能極端圓滿,元件的注人效率不會到達100%,也即是說,在大功率LED燈具結溫工作時除P區向N區注入電荷(空穴)外,N區也會向P區注人電荷(電子),普通狀況下,后一類的電荷注人不會產生光電效應,而以發熱的方式耗費掉了。即便有用的那局部注入電荷,也不會全部變成光,有一局部與結區的雜質或缺陷相分離,最終也會變成熱。

c、理論證明,出光效率的限制是招致大功率LED燈具結溫結溫升高的主要緣由。目前,先進的資料生長與元件制造工藝已能使大功率LED燈具結溫極大多數輸入電能轉換成光輻射能,但是由于大功率LED燈具結溫芯片資料與四周介質相比,具有大得多的折射系數,致使芯片內部產生的極大局部光子(>90%)無法順利地溢出介面,而在芯片與介質介面產生全反射,返回芯片內部并經過屢次內部反射最終被芯片資料或襯底吸收,并以晶格振動的方式變成熱,促使結溫升高。

d、顯然,大功率LED燈具結溫元件的熱流失才能是決議結溫上下的又一個關鍵條件。散熱才能強時,結溫降落,反之,散熱才能差時結溫將上升。由于環氧膠是低熱導資料,因而P-N結處產生的熱量很難經過透明環氧向上分發到環境中去,大局部熱量經過襯底、銀漿、管殼、環氧粘接層,PCB與熱沉向下發散。顯然,相關資料的導熱才能將直接影響元件的熱流失效率。一個普通型的大功率LED燈具結溫,從P-N結區到環境溫度的總熱阻在300到600℃/w之間,關于一個具有良好構造的功率型大功率LED燈具結溫元件,其總熱阻約為15到30℃/w.宏大的熱阻差別標明普通型大功率LED燈具結溫元件只能在很小的輸入功率條件下,才干正常地工作,而功率型元件的耗散功率可大到瓦級以至更高。

 

3、降低大功率LED燈具結溫結溫的途徑有哪些?

a、減少大功率LED燈具結溫自身的熱阻;

b、良好的二次散熱機構;

c、減少大功率LED燈具結溫與二次散熱機構裝置介面之間的熱阻;

d、控制額定輸入功率;

e、降低環境溫度

 

大功率LED燈具結溫的輸入功率是元件熱效應的獨一來源,能量的一局部變成了輻射光能,其他局部最終均變成了熱,從而抬升了元件的溫度。顯然,減小大功率LED燈具結溫溫升效應的主要辦法,一是設法進步元件的電光轉換效率(又稱外量子效率),使盡可能多的輸入功率轉變成光能,另一個重要的途徑是設法進步元件的熱流失才能,使結溫產生的熱,經過各種途徑分發到四周環境中去。

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