1. LED 접합부 온도가 무엇입니까?
LED의 기본 구조는 반도체 P-N 접합입니다. 실험을 통해 P-N 접합 온도가 상승하는 것으로 나타났으며, 전류가 LED 소자를 통해 흐를 때 엄밀한 의미에서 P-N 접합 영역의 온도는 LED의 접합 온도로 정의됩니다. 일반적으로 소자 칩의 크기가 작기 때문에 LED 칩의 온도를 접합 온도로 간주할 수도 있습니다.
2. LED 접합 온도 상승의 원인은 무엇인가?
LED 작동으로 인해 접합 온도가 상승하는 이유는 다음과 같다:
A. 소자 내부의 전극 구조가 불량하고, 윈도우 층, 기판 또는 접합 영역의 재료와 은 도체 접착제 등에 각각의 저항 값이 존재한다. 이러한 저항들은 직렬로 합쳐져 LED 소자의 직렬 저항을 형성한다. P-N 접합을 통과하는 전류가 이러한 저항들을 통과할 때 줄열(Joule heat)이 발생하여 칩 온도 또는 접합 온도를 상승시킨다.
B. P-N 접합은 완벽하지 않기 때문에, 소자의 주입 효율이 100%에 미치지 못한다. 즉, LED 작동 시 P 영역에서 N 영역으로 주입된 전하(정공) 외에도 N 영역에서 P 영역으로 전하(전자)가 주입된다. 일반적으로 후자의 전하 주입은 광전 효과를 일으키지 않고 열의 형태로 소모된다. 또한 주입된 전하 중 유용한 부분의 경우에도 전체가 빛으로 전환되지 않고, 일부는 접합 영역의 불순물或缺陷에 의해 결합하며, 결국 열로 변환된다.
C. 실증적 결과에 따르면, 발광 효율 한계가 LED 접합 온도 상승의 주요 원인임이 입증되었다. 현재 진보된 재료 성장 및 부품 제조 공정을 통해 LED의 입력 에너지 대부분이 광 방사 에너지로 변환될 수 있지만, LED 칩의 재료가 주변 매질보다 굴절률이 훨씬 높아 칩 내부에서 생성된 광자 중 일부( 90%)가 인터페이스를 성공적으로 벗어나지 못한다. 이로 인해 칩과 매질 간 인터페이스에서 전체 반사가 발생하고 광자가 칩 내부로 되돌아와 여러 번의 내부 반사 끝에 칩 재료 또는 기판에 흡수되며, 격자 진동 형태로 열로 변환되어 접합 온도 상승을 유발한다.
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. LED 접합 온도를 낮추기 위해?
A. LED 자체의 열저항을 줄임;
B. 좋은 2차 냉각 메커니즘;
C. LED와 보조 냉각 메커니즘 사이에 설치된 인터페이스를 통해 열 저항을 줄입니다;
D. 정격 입력 전력 제어;
E. 낮은 환경 온도
LED 입력 전원은 발광 요소의 열 효과의 유일한 원천으로, 일부 에너지가 광 에너지 방사로 변환되고, 나머지는 결국 열로 변환되어 요소의 온도를 상승시킵니다. 명백히, LED 열 효과를 줄이는 주요 방법은 부품의 전기-광 변환 효율(외부 양자 효율로도 불림)을 개선하여 입력 전원이 가능한 한 많이 광 에너지로 전환되도록 하는 것이며, 또 다른 중요한 방법은 부품의 방열 성능을 개선하여 접합부에서 생성된 열이 다양한 수단을 통해 주변 환경으로 분산되도록 하는 것입니다.
