¿Cómo se genera la temperatura de unión del chip LED?
La razón por la que el LED se calienta es porque la energía eléctrica añadida no se convierte toda en energía luminosa, sino que una parte se convierte en energía térmica.La eficiencia de la luz del LED es actualmente de solo 100 lm/W, y su eficiencia de conversión electroóptica es de solo un 20~30 %.Es decir, alrededor del 70% de la energía eléctrica se convierte en energía térmica.
Específicamente, la generación de temperatura de unión LED es causada por dos factores.
1. La eficiencia cuántica interna no es alta, es decir, cuando los electrones y los huecos se recombinan, los fotones no se pueden generar al 100 %, lo que generalmente se denomina "fuga de corriente", lo que reduce la tasa de recombinación de los portadores en la región PN.La corriente de fuga multiplicada por el voltaje es la potencia de esta parte, que se convierte en energía térmica, pero esta parte no tiene en cuenta el componente principal, porque la eficiencia de los fotones internos ahora está cerca del 90 %.
2. Los fotones generados en el interior no pueden emitirse todos al exterior del chip y finalmente convertirse en calor.Esta parte es la parte principal, porque la eficiencia cuántica actual llamada externa es solo alrededor del 30%, y la mayor parte se convierte en calor.Aunque la eficiencia luminosa de la lámpara incandescente es muy baja, solo alrededor de 15 lm/W, convierte casi toda la energía eléctrica en energía luminosa y la irradia.Debido a que la mayor parte de la energía radiante es infrarroja, la eficiencia luminosa es muy baja, pero elimina el problema de enfriamiento.Ahora, cada vez más personas prestan atención a la disipación de calor del LED.Esto se debe a que la disminución de la luz o la vida útil del LED está directamente relacionada con la temperatura de su unión.
Aplicaciones de luz blanca LED de alta potencia y soluciones de disipación de calor con chip LED
Hoy en día, los productos de luz blanca LED se están poniendo en uso gradualmente en varios campos.¡Las personas sienten el increíble placer que brinda la luz blanca LED de alta potencia y también están preocupadas por varios problemas prácticos!En primer lugar, por la propia naturaleza de la luz blanca LED de alta potencia.Los LED de alta potencia todavía sufren de poca uniformidad en la emisión de luz, corta vida útil de los materiales de sellado y, especialmente, el problema de la disipación de calor de los chips LED, que es difícil de resolver y no puede aprovechar las ventajas de aplicación esperadas del LED blanco.En segundo lugar, del precio de mercado de la luz blanca LED de alta potencia.El LED de alta potencia de hoy sigue siendo un producto de luz blanca aristocrático, porque el precio de los productos de alta potencia sigue siendo demasiado alto y la tecnología aún debe mejorarse, por lo que los productos LED blancos de alta potencia no pueden ser utilizados por cualquiera que quiera. para usarlos.Comopantalla LED flexible.Analicemos los problemas relacionados con la disipación de calor LED de alta potencia.
En los últimos años, con el esfuerzo de expertos de la industria, se han propuesto varias soluciones de mejora para la disipación de calor de chips LED de alta potencia:
Ⅰ.Aumente la cantidad de luz emitida aumentando el área del chip LED.
Ⅱ.Adopte un paquete de varios chips LED de área pequeña.
Ⅲ.Cambie los materiales de embalaje LED y los materiales fluorescentes.
Entonces, ¿es posible mejorar completamente el problema de disipación de calor de los productos de luz blanca LED de alta potencia a través de los tres métodos anteriores?De hecho, ¡es sorprendente!En primer lugar, aunque aumentemos el área del chip LED, podemos obtener más flujo luminoso (luz que pasa por unidad de tiempo) El número de haces por unidad de área es el flujo luminoso, y la unidad es ml).es bueno paraIndustria LED.Esperamos lograr el efecto de luz blanca que queremos, pero debido a que el área real es demasiado grande, existen algunos fenómenos contraproducentes en el proceso y la estructura de la aplicación.
Entonces, ¿es realmente imposible resolver el problema de la disipación de calor de luz blanca LED de alta potencia?Por supuesto, no es imposible de resolver.En vista de los problemas negativos causados simplemente por aumentar el área del chip, los fabricantes de luz blanca LED han mejorado la superficie del chip LED de alta potencia al encapsular varios chips LED de área pequeña de acuerdo con la mejora de la estructura del electrodo y el flip-chip. estructura para lograr 60lm./W alto flujo luminoso y bajo rendimiento luminoso con alta disipación de calor.
De hecho, existe otro método que puede mejorar efectivamente el problema de disipación de calor de los chips LED de alta potencia.Es decir, sustituir el anterior plástico o plexiglás por resina de silicona por su material de embalaje de luz blanca.Reemplazar el material de empaque no solo puede resolver el problema de disipación de calor del chip LED, sino también mejorar la vida útil del LED blanco, que realmente está matando dos pájaros de un tiro.Lo que quiero decir es que casi todos los productos LED de luz blanca de alta potencia, como la luz blanca LED de alta potencia, deben usar silicona como material de encapsulación.¿Por qué ahora se debe usar gel de sílice como material de empaque en LED de alta potencia?Porque el gel de sílice absorbe menos del 1% de la luz de la misma longitud de onda.Sin embargo, la tasa de absorción de la resina epoxi a la luz de 400-459nm es tan alta como el 45%, y es fácil causar una degradación grave de la luz debido al envejecimiento causado por la absorción a largo plazo de esta luz de longitud de onda corta.
Por supuesto, en la producción y la vida real, habrá muchos problemas, como la disipación de calor de los chips de luz blanca LED de alta potencia, porque cuanto más extensa sea la aplicación de la luz blanca LED de alta potencia, más profundos y difíciles serán los problemas. ¡aparecer!Las características de los chips LED son: Se genera calor extremadamente alto en un volumen muy pequeño.La capacidad calorífica del LED en sí es muy pequeña, por lo que el calor debe ser conducido a la velocidad más rápida, de lo contrario se generará una temperatura de unión alta.Para extraer el calor del chip tanto como sea posible, se han realizado muchas mejoras en la estructura del chip del LED.Para mejorar la disipación de calor del propio chip LED, la principal mejora es utilizar un material de sustrato con mejor conductividad térmica.
El control de la temperatura de la lámpara LED también se puede importar al microcontrolador
Para la forma mejorada de potencia NTC, si desea lograr un mejor diseño, también es un enfoque relativamente pragmático llevar a cabo un diseño de seguridad más preciso con una MCU.En el proyecto de desarrollo, el estado del módulo de fuente de luz LED se puede dividir en si la luz está apagada o no, con el juicio lógico del programa de advertencia de temperatura y medición de temperatura, se construye un mecanismo de gestión de iluminación inteligente más perfecto .
Por ejemplo, si hay una advertencia de temperatura de la lámpara, la temperatura del módulo aún se encuentra dentro de un rango aceptable a través de la medición de temperatura, y se puede mantener la forma normal para disipar naturalmente la temperatura de funcionamiento a través del disipador de calor.Y cuando la advertencia informa que la temperatura medida ha alcanzado el punto de referencia para implementar un mecanismo de enfriamiento activo, la MCU debe controlar el funcionamiento del ventilador de enfriamiento.De manera similar, cuando la temperatura ingresa a la zona, el mecanismo de control debe apagar inmediatamente la fuente de luz y, al mismo tiempo, confirmar la temperatura nuevamente 60 segundos o 180 segundos después de que se apague el sistema.Cuando la temperatura del módulo de fuente de luz LED de estado sólido alcance un valor normal, vuelva a encender la fuente de luz LED y continúe emitiendo luz.
Hora de publicación: 09-nov-2022