Comment la température de jonction de la puce LED est-elle générée ?
La raison pour laquelle la LED chauffe est que l'énergie électrique ajoutée n'est pas entièrement convertie en énergie lumineuse, mais une partie de celle-ci est convertie en énergie thermique.L'efficacité lumineuse de la LED n'est actuellement que de 100 lm/W et son efficacité de conversion électro-optique n'est que d'environ 20 à 30 %.C'est-à-dire qu'environ 70% de l'énergie électrique est transformée en énergie thermique.
Plus précisément, la génération de la température de jonction des LED est causée par deux facteurs.
1. L'efficacité quantique interne n'est pas élevée, c'est-à-dire que lorsque les électrons et les trous sont recombinés, les photons ne peuvent pas être générés à 100 %, ce qui est généralement appelé « fuite de courant », ce qui réduit le taux de recombinaison des porteurs dans la région PN.Le courant de fuite multiplié par la tension est la puissance de cette partie, qui est convertie en énergie calorifique, mais cette partie ne représente pas la composante principale, car le rendement photonique interne est maintenant proche de 90 %.
2. Les photons générés à l'intérieur ne peuvent pas tous être émis vers l'extérieur de la puce et finalement convertis en chaleur.Cette partie est la partie principale, car le rendement quantique du courant dit externe n'est que d'environ 30%, et la plus grande partie est convertie en chaleur.Bien que l'efficacité lumineuse de la lampe à incandescence soit très faible, seulement environ 15 lm/W, elle convertit presque toute l'énergie électrique en énergie lumineuse et la diffuse.Parce que la majeure partie de l'énergie rayonnante est infrarouge, l'efficacité lumineuse est très faible, mais elle élimine le problème de refroidissement.Aujourd'hui, de plus en plus de personnes prêtent attention à la dissipation thermique des LED.En effet, la décroissance lumineuse ou la durée de vie de la LED est directement liée à sa température de jonction.
Application de lumière blanche LED haute puissance et solutions de dissipation thermique des puces LED
Aujourd'hui, les produits à lumière blanche LED sont progressivement mis en service dans divers domaines.Les gens ressentent le plaisir incroyable apporté par la lumière blanche LED haute puissance et s'inquiètent également de divers problèmes pratiques !Tout d'abord, de la nature de la lumière blanche LED haute puissance elle-même.Les LED haute puissance souffrent toujours d'une mauvaise uniformité de l'émission lumineuse, de la courte durée de vie des matériaux d'étanchéité, et en particulier du problème de dissipation thermique des puces LED, qui est difficile à résoudre et ne peut pas tirer parti des avantages d'application attendus de la LED blanche.Deuxièmement, du prix du marché de la lumière blanche LED haute puissance.La LED haute puissance d'aujourd'hui est toujours un produit de lumière blanche aristocratique, car le prix des produits haute puissance est encore trop élevé et la technologie doit encore être améliorée, de sorte que les produits LED blancs haute puissance ne peuvent pas être utilisés par quiconque veut pour les utiliser.Tel queécran LED souple.Décomposons les problèmes liés à la dissipation thermique des LED haute puissance.
Ces dernières années, grâce aux efforts des experts de l'industrie, plusieurs solutions d'amélioration ont été proposées pour la dissipation thermique des puces LED haute puissance :
Ⅰ.Augmentez la quantité de lumière émise en augmentant la surface de la puce LED.
Ⅱ.Adoptez un paquet de plusieurs puces LED de petite surface.
Ⅲ.Changez les matériaux d'emballage LED et les matériaux fluorescents.
Est-il donc possible d'améliorer complètement le problème de dissipation thermique des produits à lumière blanche LED haute puissance grâce aux trois méthodes ci-dessus ?En effet, c'est saisissant !Tout d'abord, bien que nous augmentions la surface de la puce LED, nous pouvons obtenir plus de flux lumineux (lumière traversant une unité de temps) Le nombre de faisceaux par unité de surface est le flux lumineux, et l'unité est ml).c'est bon pourIndustrie des LED.Nous espérons obtenir l'effet de lumière blanche que nous souhaitons, mais comme la zone réelle est trop grande, il existe des phénomènes contre-productifs dans le processus d'application et la structure.
Est-il donc vraiment impossible de résoudre le problème de la dissipation thermique de la lumière blanche LED haute puissance ?Bien sûr, ce n'est pas impossible à résoudre.Compte tenu des problèmes négatifs causés par la simple augmentation de la surface de la puce, les fabricants de lumière blanche LED ont amélioré la surface de la puce LED haute puissance en encapsulant plusieurs puces LED de petite surface en fonction de l'amélioration de la structure des électrodes et de la puce flip-chip. structure pour atteindre 60lm./W flux lumineux élevé et faible efficacité lumineuse avec dissipation thermique élevée.
En fait, il existe une autre méthode qui peut améliorer efficacement le problème de dissipation thermique des puces LED haute puissance.Il s'agit de remplacer l'ancien plastique ou plexiglas par de la résine de silicone pour son matériau d'emballage à lumière blanche.Le remplacement du matériau d'emballage peut non seulement résoudre le problème de dissipation thermique de la puce LED, mais également améliorer la durée de vie de la LED blanche, qui tue vraiment deux oiseaux avec une pierre.Ce que je veux dire, c'est que presque tous les produits LED à lumière blanche haute puissance, comme la lumière blanche LED haute puissance, doivent utiliser du silicone comme matériau d'encapsulation.Pourquoi le gel de silice doit-il maintenant être utilisé comme matériau d'emballage dans les LED haute puissance ?Parce que le gel de silice absorbe moins de 1 % de la lumière de la même longueur d'onde.Cependant, le taux d'absorption de la résine époxy à la lumière de 400 à 459 nm atteint 45 % et il est facile de provoquer une grave dégradation de la lumière en raison du vieillissement causé par l'absorption à long terme de cette lumière à courte longueur d'onde.
Bien sûr, dans la production et la vie réelles, il y aura de nombreux problèmes tels que la dissipation thermique des puces à lumière blanche LED haute puissance, car plus l'application de la lumière blanche LED haute puissance est étendue, plus les problèmes seront approfondis et difficiles. apparaître!Les caractéristiques des puces LED sont qu'une chaleur extrêmement élevée est générée dans un très petit volume.La capacité thermique de la LED elle-même est très faible, de sorte que la chaleur doit être évacuée à la vitesse la plus rapide, sinon une température de jonction élevée sera générée.Afin d'évacuer au maximum la chaleur de la puce, de nombreuses améliorations ont été apportées à la structure de la puce de la LED.Afin d'améliorer la dissipation thermique de la puce LED elle-même, la principale amélioration consiste à utiliser un matériau de substrat avec une meilleure conductivité thermique.
La surveillance de la température de la lampe LED peut également être importée dans le microcontrôleur
Pour la forme améliorée de puissance NTC, si vous souhaitez obtenir une meilleure conception, il est également relativement pragmatique de réaliser une conception de sécurité plus précise avec un MCU.Dans le projet de développement, l'état du module de source de lumière LED peut être divisé selon que la lumière est éteinte ou non, avec le jugement logique du programme de l'avertissement de température et de la mesure de la température, un mécanisme de gestion de l'éclairage intelligent plus parfait est construit .
Par exemple, s'il y a un avertissement de température de la lampe, la température du module est toujours dans une plage acceptable grâce à la mesure de la température, et la manière normale peut être maintenue pour dissiper naturellement la température de fonctionnement à travers le dissipateur thermique.Et lorsque l'avertissement informe que la température mesurée a atteint la référence pour la mise en œuvre d'un mécanisme de refroidissement actif, le MCU doit contrôler le fonctionnement du ventilateur de refroidissement.De même, lorsque la température entre dans la zone, le mécanisme de contrôle doit immédiatement éteindre la source lumineuse et en même temps confirmer à nouveau la température 60 secondes ou 180 secondes après l'arrêt du système.Lorsque la température du module de source lumineuse à semi-conducteurs LED atteint une valeur normale, pilotez à nouveau la source lumineuse LED et continuez à émettre de la lumière.
Heure de publication : 09 novembre 2022