{"id":12601,"date":"2023-08-25T23:42:59","date_gmt":"2023-08-25T23:42:59","guid":{"rendered":"https:\/\/www2.iled-lights.com\/?p=12601"},"modified":"2023-08-25T23:43:19","modified_gmt":"2023-08-25T23:43:19","slug":"what-is-led-junction-temperature-and-how-to-reduce-it","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.iled-lights.com\/de\/what-is-led-junction-temperature-and-how-to-reduce-it-a10.html","title":{"rendered":"Was ist die LED-Sperrschichttemperatur und wie kann man sie senken"},"content":{"rendered":"

1. Was ist die LED-Sperrschichttemperatur?<\/p>\n

Die Grundstruktur der LED ist eine Halbleiter-P-N-Sperrschicht. Experimente zeigen, dass die Temperatur der P-N-Sperrschicht ansteigt und wenn Strom durch das LED-Element flie\u00dft, wird im strengen Sinne der Temperaturbereich der P-N-Sperrschicht als Sperrschichttemperatur der LED definiert. Normalerweise aufgrund der kleinen Gr\u00f6\u00dfe der Element-Chips, k\u00f6nnen wir auch die Temperatur des LED-Chips als Sperrschichttemperatur betrachten.<\/p>\n

2. Was sind die Gr\u00fcnde f\u00fcr die LED-Sperrschichttemperatur?<\/p>\n

LED-Betrieb f\u00fchrt zu einem Anstieg der Sperrschichttemperatur durch die folgenden f\u00fcnf Faktoren:<\/p>\n

A. Die schlechte Elektrodenstruktur des Elements, die Fenster-, Substrat- oder Sperrschichtbereiche des Materials sowie der silberne Leitkleber haben einen gewissen Widerstandswert, diese Widerst\u00e4nde werden addiert und bilden den Serienwiderstand des LED-Elements. Wenn der Strom durch die P-N-Sperrschicht flie\u00dft, flie\u00dft er auch durch diese Widerst\u00e4nde und erzeugt somit Joule'sche W\u00e4rme, was zu einem Anstieg der Chip- oder Sperrschichttemperatur f\u00fchrt.<\/p>\n

B. Da die P-N-Sperrschicht nicht perfekt ist, erreicht die Injektionseffizienz des Elements nicht 100%, d.h., beim LED-Betrieb werden nicht nur Ladungstr\u00e4ger (L\u00f6cher) vom P-Bereich in den N-Bereich injiziert, sondern auch Ladungstr\u00e4ger (Elektronen) vom N-Bereich in den P-Bereich. Unter normalen Umst\u00e4nden erzeugt die letztere Ladungs injektion keinen photoelektrischen Effekt und wird in Form von W\u00e4rme verbraucht. Selbst wenn der n\u00fctzliche Teil der injizierten Ladungstr\u00e4ger nicht vollst\u00e4ndig in Licht umgewandelt wird, rekombiniert ein Teil an Unreinheiten oder Defekten im Sperrschichtbereich und wird letztlich zu W\u00e4rme.<\/p>\n

C. Die Praxis hat gezeigt, dass die Grenze des Lichtwirkungsgrads der Hauptgrund f\u00fcr den Anstieg der Sperrschichttemperatur von LEDs ist. Derzeit erm\u00f6glicht das Wachstum fortgeschrittener Materialien und Herstellungsprozesse von Komponenten, dass der gr\u00f6\u00dfte Teil der Eingangsenergie von LEDs in Lichtstrahlung umgewandelt wird. Allerdings hat das Material des LED-Chips gegen\u00fcber dem umgebenden Medium einen viel h\u00f6heren Brechungsindex, sodass die meisten der im Chip intern erzeugten Photonen ( 90 %) die Grenzfl\u00e4che nicht erfolgreich \u00fcberwinden k\u00f6nnen. An der Grenzfl\u00e4che zwischen Chip und Medium tritt Totalreflexion auf, die Photonen kehren in den Chip zur\u00fcck und werden schlie\u00dflich durch multiple interne Reflexionen vom Chipmaterial oder Substrat absorbiert und in Form von Gitterschwingungen in W\u00e4rme umgewandelt, was den Anstieg der Sperrschichttemperatur bewirkt.<\/p>\n

D. Offensichtlich ist die K\u00fchlkapazit\u00e4t des LED-Elements eine kritische Bedingung, die \u00fcber die H\u00f6he der Sperrschichttemperatur entscheidet. Steigt die K\u00fchlkapazit\u00e4t, sinkt die Sperrschichttemperatur, im Gegenteil, bei niedrigerer K\u00fchlkapazit\u00e4t wird die Sperrschichttemperatur steigen. Da Epoxidharzkleber ein Material mit geringer W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit ist, ist die W\u00e4rme, die an der P-N-Sperrschicht erzeugt wird, schwer nach oben durch das transparente Epoxidharz an die Umgebung abzuleiten. Der gr\u00f6\u00dfte Teil der W\u00e4rme wird \u00fcber das Substrat, eine Silberpaste, H\u00fclse und Rohr sowie Epoxidharzschichten, die gedruckte Leiterplatte (PCB) und den K\u00fchlk\u00f6rper nach unten abgeleitet. Klarerweise beeinflussen die W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit der verwendeten Materialien direkt die Effizienz des W\u00e4rmeabtransports der Komponenten. Bei einem g\u00e4ngigen LED-Typ liegt der gesamte W\u00e4rme\u00fcbergangswiderstand vom Bereich der P-N-Sperrschicht bis zur Umgebungstemperatur zwischen 300 und 600 \u00b0C\/W. F\u00fcr ein Leuchtdiode-Element mit guter Struktur liegt der Gesamtwiderstand bei etwa 15 bis 30 \u00b0C\/W. Die enormen Unterschiede im W\u00e4rme\u00fcbergangswiderstand bedeuten, dass g\u00e4ngige LED-Elemente nur unter sehr kleinen Eingangsleistungen korrekt arbeiten k\u00f6nnen, w\u00e4hrend die Verlustleistung der Komponenten f\u00fcr h\u00f6here Wattstufen erheblich sein kann.<\/p>\n

\"LED-Sperrschicht-Pr\u00fcfung\"
LED-Sperrschicht-Pr\u00fcfung<\/figcaption><\/figure>\n

3. Die Sperrschichttemperatur von LEDs reduzieren?<\/p>\n

A. Den W\u00e4rme\u00fcbergangswiderstand der LED selbst reduzieren;<\/p>\n

B. Ein gutes Sekund\u00e4rk\u00fchlsystem;<\/p>\n

C. Den W\u00e4rme\u00fcbergangswiderstand zwischen der LED und dem installierten Sekund\u00e4rk\u00fchlsystem reduzieren;<\/p>\n

D. Die Nenn-Eingangsleistung kontrollieren;<\/p>\n

E. Geringere Umgebungstemperatur<\/p>\n

Die LED-Eingangslistung ist die einzige Quelle der thermischen Wirkung des Elements. Ein Teil der Energie wird in Lichtstrahlungsenergie umgewandelt, der Rest wird schlie\u00dflich in W\u00e4rme umgewandelt, wodurch die Temperatur des Elements erh\u00f6ht wird. Offensichtlich ist die Hauptmethode zur Reduzierung der thermischen Wirkung der LED darauf zu bestehen, den elektrooptischen Wirkungsgrad der Komponenten (auch als externe Quanteneffizienz bekannt) zu verbessern, sodass so viel der Eingangsleistung wie m\u00f6glich in Lichtenergie umgewandelt wird. Ein weiterer wichtiger Weg besteht darin, die F\u00e4higkeit der Komponenten zur W\u00e4rmeableitung zu verbessern, damit die im \u00dcbergangsbereich erzeugte W\u00e4rme an die Umgebung abgegeben wird, wobei verschiedene Mittel zur Verteilung verwendet werden.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

1. What is LED junction temperature? The basic structure of the LED is a semiconductor P-N junction. The experiments indicate that the P-N junction temperature will rise, and when the current flows through the LED element, the strict sense, put the P-N junction region of temperature is defined as the junction temperature of the LED. […]<\/p>\n","protected":false},"author":6,"featured_media":12602,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-12601","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-news-and-blog"],"acf":[],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.iled-lights.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/12601","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.iled-lights.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.iled-lights.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.iled-lights.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/6"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.iled-lights.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=12601"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/www.iled-lights.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/12601\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":12605,"href":"https:\/\/www.iled-lights.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/12601\/revisions\/12605"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.iled-lights.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/12602"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.iled-lights.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=12601"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.iled-lights.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=12601"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.iled-lights.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=12601"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}