1. LED eklem sıcaklığı nedir? >
LED'in temel yapısı yarı iletken P-N eklemidir. Deneyler, P-N eklem sıcaklığının yükseleceğini göstermektedir ve akım LED öge üzerinden aktığında, kesin anlamda P-N eklem bölgesinin sıcaklığı, LED'in eklem sıcaklığı olarak tanımlanır. Genellikle öge çiplerinin küçük boyutlu olması nedeniyle, LED çip sıcaklığına eklem sıcaklığı olarak da bakılabilir. >
2. LED eklem sıcaklığının nedenleri nelerdir? >
LED çalışması eklem sıcaklığını artıran beş şeyi tetikler: >
A. öge elektrot yapısı kötü, pencere katı, altlık veya eklem alanı malzemesi ve gümüş iletken yapıştırıcı gibi belirli bir direnç değeri vardır, bu dirençler engelleri birlikte ekleyerek LED ögesinin seri direncini oluşturur. P-N eklem üzerinden akan akım, bu dirençler üzerinden de aktığında, Joule ısısı üretilerek çip sıcaklığının veya eklem sıcaklığının yükselmesine neden olur. >
B. P-N eklemi mükemmel olamayacağından, ögenin enjeksiyon verimi 0'e ulaşmaz, yani LED çalışması sırasında P bölgesinden N bölgesine enjekte edilen yükler (delikler) dışında, N bölgesinden de P bölgesine yük (elektronlar) enjekte edilir; normal koşullarda, bu son yük enjeksiyonu fotoelektrik etkiyi üretmez ve ısı formunda tüketilir. Enjekte edilen yükün faydalı kısmının bile tamamı ışığa dönüşmez, eklem bölgesindeki safsızlıklara veya kusurlarla birleşerek sonunda ısıya dönüşür. >
C. Pratik, ışık verimliliğinin sınırının LED eklem sıcaklığındaki yükselmenin ana nedeni olduğunu kanıtlamıştır. Şu anda, gelişmiş malzemelerin ve bileşen imalat süreçlerinin büyümesi, LED'lerin girdi enerjisinin büyük çoğunluğunun ışık ışımasına dönüştürülmesini mümkün kılacaktır. Ancak, LED çipi malzemesinin çevresel ortamla çok daha yüksek bir kırılma indisine sahip olması nedeniyle, kutup çip içinde üretilen fotonların çoğu (> ) başarıyla arayüzden taşamaz; çip ve ortam arayüzünde tam yansıma meydana gelir, fotonlar çipin içine geri döner ve çip malzemesi veya taban tarafından çoklu iç yansımalar yoluyla sonunda emilir, ızgara titreşimi biçiminde ısıya dönüşerek eklem sıcaklığındaki yükselmeye yol açar. >
D. Görünüşe göre, LED elemanının ısı dağıtma kapasitesi, bağlantı noktası sıcaklığının yüksekliğini veya düşüklüğünü belirleyen kritik bir koşuldur. Bağlantı noktası sıcaklığı düştüğünde soğutma kapasitesi artar, tam tersine soğutma kapasitesi yetersiz kaldığında bağlantı noktası sıcaklığı yükselir. Epoksi yapıştırıcı düşük termal iletkenliğe sahip bir malzeme olduğundan, P-N bağlantı noktasında üretilen ısı, şeffaf epoksi aracılığıyla çevreye doğru yukarı yönde dağılmakta zorlanmaktadır; ısı的大部分u taban, gümüş macun, kabuk ve tüp ile epoksi yapıştırıcı katmanları, PCB ve ısı hepsinden aşağı yönde yayılmaktadır. Aşikâr ki, ısı iletimine ilişkin malzemelerin yeteneği, bileşenlerin ısı kaybı verimliliğini doğrudan etkileyecektir. Ortak tip bir LED'de, P-N bağlantı noktası bölgesinden ortam sıcaklığına kadar toplam termal direnç 300 ila 600 °C/W arasındadır; iyi bir yapıya sahip güç tipi bir LED elemanında toplam direnç yaklaşık 15 ila 30 °C/W'dir. Ortak tip LED elemanlarındaki devasa termal direnç farkı, yalnızca çok küçük giriş güç koşullarında uygun şekilde çalışabilmelerini sağlamaktadır; güç bileşenlerinin ısı dağılımı, daha yüksek watt seviyesine dahi yeterince büyük olabilir.
3. LED bağlantı noktası sıcaklığı azaltılmalı mı?
A. LED'nin kendinin termal direncini azaltmak;
B. iyi bir ikincil soğutma mekanizması;
C. LED ile kurulan ikincil soğutma mekanizması arasındaki arayüzdeki termal direnci azaltmak;
D. Nominal giriş gücünü kontrol etmek;
E. Düşük ortam sıcaklığı
LED giriş gücü, elemanın ısı etkisinin tek kaynağıdır; enerjinin bir kısmı ışık enerjisi olarak yansıma hâlinde kullanılır, geri kalanı ise nihayetinde ısıya dönüşerek elemanın sıcaklığını yükseltir. Aşikâr ki, LED ısı etkisini azaltmanın ana yöntemi, bileşenlerin elektro-optik dönüştürme verimini (dış kuantum verimi olarak da bilinir) iyileştirmeye çalışarak, giriş gücünün mümkün olan en büyük kısmının ışık enerjisine dönüşmesini sağlamaktır; bir diğer önemli yol ise bileşenlerin ısı dağıtma kapasitesini iyileştirmeye çalışmak, böylece bağlantı noktasında üretilen ısı, çeşitli yollarla çevredeki ortama dağılabilir.
