1. ¿Qué es la temperatura de unión de un LED?
La estructura básica del LED es una unión P-N de semiconductor. Los experimentos indican que la temperatura de la unión P-N aumentará y, cuando la corriente fluye a través del elemento LED, en sentido estricto, se define como la temperatura de unión del LED a la región de unión P-N que se calienta. Dado que los chips de los elementos suelen ser de tamaño reducido, también podemos considerar la temperatura del chip LED como la temperatura de unión.
2. ¿Cuáles son las razones de la temperatura de unión del LED?
El funcionamiento del LED provoca el aumento de la temperatura de unión debido a las siguientes cinco causas:
A. La estructura deficiente de los electrodos del elemento, así como la ventana, la sustrato o el área de unión, y materiales como el adhesivo conductor de plata, presentan cierto valor de resistencia. Estas resistencias, sumadas en serie, constituyen la resistencia en serie del elemento LED. Cuando la corriente fluye a través de la unión P-N, también fluye a través de estos resistores, generando así calor Joule, lo que provoca un aumento de la temperatura del chip o de la temperatura de unión.
B. Dado que la unión P-N no es extremadamente perfecta, la eficiencia de inyección del elemento no alcanza el 100%. Es decir, además de las cargas (huecos) inyectadas desde la región P a la región N, también se inyectan cargas (electrones) desde la región N a la región P. En condiciones normales, esta última inyección de cargas no produce el efecto fotoeléctrico, sino que se consume en forma de calor. Incluso si parte de las cargas inyectadas es útil, no toda se convierte en luz; una parte se recombina en las impurezas o defectos de la región de unión y finalmente se transforma en calor.
C. La práctica ha demostrado que el límite de la eficiencia lumínica es la razón principal que provoca el aumento de la temperatura de unión del LED. Actualmente, el crecimiento de materiales avanzados y el proceso de fabricación de componentes permiten que la gran mayoría de la energía de entrada del LED se convierta en radiación luminosa. Sin embargo, debido a que el material del chip LED y el medio circundante tienen un índice de refracción mucho mayor, la mayoría de los fotones generados internamente en el chip ( 90%) no pueden cruzar exitosamente la interfaz; ocurren reflexiones totales en la interfaz entre el chip y el medio, retornan al interior del chip y, tras múltiples reflexiones internas, son finalmente absorbidos por el material del chip o el sustrato, transformándose en forma de vibración de la red cristalina en calor, lo que provoca el aumento de la temperatura de unión.
D. Apparently, the heat dissipation capability of the LED element is to determine the high and low junction temperature is a critical condition. Cooling capacity when the junction temperature drops, on the contrary, the cooling capacity junction temperature will rise. As the epoxy adhesive is a material of low thermal conductivity, therefore the heat generated at the P-N junction is difficult to upwardly through the transparent epoxy dissipated to the environment, most of the heat through the substrate, a silver paste, shell and tube, and epoxy adhesive layers, PCB and heat sink downward divergence. Clearly, the ability to conduct heat related materials will directly affect the efficiency of the components of the heat loss. A common type of LED, the total thermal resistance from the P-N junction region to the ambient temperature is between 300 to 600 ° C / w for a power-type LED element having a good structure, the total resistance is about 15 to 30 ℃ / W. The huge differences in the thermal resistance that common type of LED elements only in a very small input power conditions, in order to work properly, the power dissipation of the power components can be big enough to even higher watt level.
3. Reducir la temperatura de la unión del LED?
A. Reducción de la resistencia térmica del propio LED;
B. Buen mecanismo de refrigeración secundaria;
C. Para reducir la resistencia térmica entre el LED y el mecanismo de refrigeración secundaria se instala una interfaz;
D. Controlar la potencia nominal de entrada;
E. Temperatura ambiente más baja
La potencia de entrada del LED es la única fuente del efecto térmico del elemento. Parte de la energía se convierte en radiación de energía luminosa y el resto se convierte eventualmente en calor, elevando así la temperatura del elemento. Obviamente, el método principal para reducir el efecto térmico del LED consiste en intentar mejorar la eficiencia de conversión electroóptica de los componentes (también conocida como eficiencia cuántica externa), de modo que la mayor parte de la potencia de entrada se convierta en energía luminosa. Otra forma importante es intentar mejorar la capacidad de disipación de calor de los componentes, para que la temperatura de unión generada por el calor se transfiera al entorno circundante mediante diversos medios de distribución.
