כיצד נוצרת טמפרטורת צומת שבב LED?
הסיבה לכך שה-LED מתחממת היא מכיוון שהאנרגיה החשמלית הנוספת לא מומרת כולה לאנרגיית אור, אלא חלק ממנה הופך לאנרגיית חום.יעילות האור של LED היא כרגע רק 100lm/W, ויעילות ההמרה האלקטרו-אופטית שלה היא רק כ-20~30%.כלומר, כ-70% מהאנרגיה החשמלית הופכת לאנרגיית חום.
באופן ספציפי, יצירת טמפרטורת צומת LED נגרמת על ידי שני גורמים.
1. היעילות הקוונטית הפנימית אינה גבוהה, כלומר, כאשר אלקטרונים וחורים משולבים מחדש, לא ניתן ליצור פוטונים ב-100%, מה שמכונה בדרך כלל "דלפת זרם", מה שמפחית את קצב הרקומבינציה של נשאים באזור ה-PN.זרם הזליגה כפול המתח הוא הספק של חלק זה, המומר לאנרגיית חום, אך חלק זה אינו מהווה את המרכיב העיקרי, מכיוון שיעילות הפוטון הפנימית כעת קרובה ל-90%.
2. הפוטונים שנוצרו בפנים אינם יכולים להיפלט אל החלק החיצוני של השבב ולבסוף להפוך לחום.חלק זה הוא החלק העיקרי, כי היעילות הקוונטית הנוכחית הנקראת חיצונית היא רק כ-30%, ורובו מומרת לחום.למרות שיעילות האור של מנורת הליבון נמוכה מאוד, רק כ-15 lm/W, היא ממירה כמעט את כל האנרגיה החשמלית לאנרגיית אור ומקרינה אותה החוצה.מכיוון שרוב אנרגיית הקרינה היא אינפרא אדום, יעילות האור נמוכה מאוד, אך היא מבטלת את בעיית הקירור.עכשיו יותר ויותר אנשים שמים לב לפיזור החום של LED.הסיבה לכך היא שדעיכת האור או חיי ה-LED קשורים ישירות לטמפרטורת הצומת שלו.
יישום אור לבן LED בעוצמה גבוהה ופתרונות פיזור חום שבב LED
כיום, מוצרי אור לבן LED נכנסים לשימוש בהדרגה בתחומים שונים.אנשים מרגישים את ההנאה המדהימה שמביאה אור LED לבן בעל עוצמה גבוהה והם גם מודאגים מבעיות מעשיות שונות!קודם כל, מהטבע של אור לבן LED בעל הספק גבוה עצמו.LED בעוצמה גבוהה עדיין סובלים מאחידות ירודה של פליטת אור, תוחלת חיים קצרה של חומרי איטום, ובעיקר מבעיית פיזור החום של שבבי LED, שקשה לפתור, ואינה יכולה לנצל את יתרונות היישום הצפויים של LED לבן.שנית, ממחיר השוק של אור לבן LED בעל הספק גבוה.LED העוצמה הגבוה של היום הוא עדיין מוצר אור לבן אריסטוקרטי, מכיוון שהמחיר של מוצרים בעלי הספק גבוה עדיין גבוה מדי, והטכנולוגיה עדיין צריכה להשתפר, כך שמוצרי LED לבנים בעלי הספק גבוה לא יכולים לשמש מי שרוצה להשתמש בהם.כמותצוגת LED גמישה.בואו נפרק את הבעיות הקשורות בפיזור חום LED בעוצמה גבוהה.
בשנים האחרונות, במאמץ של מומחים בתעשייה, הוצעו מספר פתרונות שיפור לפיזור החום של שבבי LED בעלי הספק גבוה:
Ⅰ.הגדל את כמות האור הנפלט על ידי הגדלת השטח של שבב ה-LED.
Ⅱ.אמצו חבילה של כמה שבבי LED בשטח קטן.
Ⅲ.החלף חומרי אריזה לד וחומרי פלורסנט.
אז האם ניתן לשפר לחלוטין את בעיית פיזור החום של מוצרי אור לבן LED בעלי הספק גבוה באמצעות שלוש השיטות הנ"ל?למעשה, זה בולט!קודם כל, למרות שאנו מגדילים את שטח שבב ה-LED, אנו יכולים להשיג יותר שטף אור (אור העובר ביחידת זמן) מספר האלומות ליחידת שטח הוא שטף האור, והיחידה היא מ"ל).זה טוב לתעשיית LED.אנו מקווים להשיג את אפקט האור הלבן שאנו רוצים, אך מכיוון שהשטח בפועל גדול מדי, ישנן כמה תופעות לא פרודוקטיביות בתהליך היישום ובמבנה.
אז האם באמת אי אפשר לפתור את הבעיה של פיזור חום של אור לבן LED בעל הספק גבוה?כמובן, זה לא בלתי אפשרי לפתור.לאור הבעיות השליליות הנגרמות מעצם הגדלת שטח השבב, יצרני אור לבן LED שיפרו את פני השטח של שבב LED בעל הספק גבוה על ידי עטיפה של מספר שבבי LED בעלי שטח קטן בהתאם לשיפור מבנה האלקטרודה וה-Flip-Chip. מבנה להשגת 60lm./W שטף אור גבוה ויעילות אור נמוכה עם פיזור חום גבוה.
למעשה, קיימת שיטה נוספת שיכולה לשפר ביעילות את בעיית פיזור החום של שבבי LED בעלי הספק גבוה.כלומר להחליף את הפלסטיק או הפרספקס הקודמים בשרף סיליקון עבור חומר האריזה הבהיר הלבן שלו.החלפת חומר האריזה יכולה לא רק לפתור את בעיית פיזור החום של שבב ה-LED, אלא גם לשפר את חיי ה-LED הלבן, שבאמת הורגת שתי ציפורים במכה אחת.מה שאני רוצה לומר הוא שכמעט כל מוצרי LED עם אור לבן עם הספק גבוה כמו אור לבן LED עם הספק גבוה צריכים להשתמש בסיליקון כחומר הקיפסול.מדוע חייבים להשתמש בסיליקה ג'ל כחומר אריזה ב-LED בעוצמה גבוהה כעת?כי סיליקה ג'ל סופג פחות מ-1% מהאור באותו אורך גל.עם זאת, קצב הספיגה של שרף אפוקסי לאור 400-459 ננומטר גבוה עד 45%, וקל לגרום לדעיכה רצינית של האור עקב ההזדקנות הנגרמת על ידי בליעה ארוכת טווח של אור זה באורך גל קצר.
כמובן, בייצור ובחיים בפועל, יהיו בעיות רבות כמו פיזור חום של שבבי אור לבן LED בעלי הספק גבוה, מכיוון שככל שהשימוש נרחב יותר של אור לבן LED בעל הספק גבוה, כך יהיו בעיות מעמיקות וקשות יותר. לְהוֹפִיעַ!המאפיינים של שבבי LED הם חום גבוה במיוחד שנוצר בנפח קטן מאוד.קיבולת החום של ה-LED עצמה קטנה מאוד, ולכן החום חייב להתבצע החוצה במהירות המהירה ביותר, אחרת תיווצר טמפרטורת צומת גבוהה.על מנת למשוך את החום מהשבב כמה שיותר, בוצעו שיפורים רבים במבנה השבב של ה-LED.על מנת לשפר את פיזור החום של שבב ה-LED עצמו, השיפור העיקרי הוא שימוש בחומר מצע בעל מוליכות תרמית טובה יותר.
ניתן לייבא ניטור טמפרטורת מנורת LED גם למיקרו-בקר
עבור הצורה המשופרת של כוח NTC, אם אתה רוצה להשיג עיצוב טוב יותר, זו גם גישה פרגמטית יחסית לבצע תכנון בטיחות מדויק יותר עם MCU.בפרויקט הפיתוח, ניתן לחלק את הסטטוס של מודול מקור אור LED לשאלה האם האור הוא בין אם הוא כבוי או לא, עם שיפוט הלוגיקה של התוכנה של אזהרת טמפרטורה ומדידות טמפרטורה, נבנה מנגנון ניהול תאורה חכם מושלם יותר .
לדוגמה, אם יש אזהרת טמפרטורת מנורה, הטמפרטורה של המודול עדיין בטווח מקובל באמצעות מדידת טמפרטורה, וניתן לשמור על הדרך הרגילה לפיזור טבעי של טמפרטורת הפעולה דרך גוף הקירור.וכאשר האזהרה מודיעה שהטמפרטורה הנמדדת הגיעה לרף ליישום מנגנון קירור פעיל, ה-MCU חייב לשלוט על פעולת מאוורר הקירור.באופן דומה, כאשר הטמפרטורה נכנסת לאזור, מנגנון הבקרה צריך לכבות מיד את מקור האור, ובמקביל לאשר את הטמפרטורה שוב 60 שניות או 180 שניות לאחר כיבוי המערכת.כאשר הטמפרטורה של מודול מקור האור LED במצב מוצק מגיעה לערך תקין, הניע שוב את מקור האור LED והמשיך לפלוט אור.
זמן פרסום: נובמבר-09-2022