LED チップのジャンクション温度はどのように生成されますか?
LED が発熱する理由は、追加された電気エネルギーがすべて光エネルギーに変換されるのではなく、一部が熱エネルギーに変換されるためです。現在、LEDの光効率はわずか100lm/Wであり、電気-光変換効率はわずか20～30%程度です。つまり、電気エネルギーの約70%が熱エネルギーに変わります。
具体的には、LED ジャンクション温度の発生は 2 つの要因によって引き起こされます。
1. 内部量子効率は高くありません。つまり、電子と正孔が再結合するとき、光子を 100% 生成することはできません。これは通常、「電流リーク」と呼ばれ、PN 領域でのキャリアの再結合率を低下させます。漏れ電流に電圧を掛けたものが、この部分の電力であり、熱エネルギーに変換されますが、内部光子効率が 90% に近いため、この部分は主成分を考慮していません。
2.内部で生成された光子は、すべてチップの外部に放出され、最終的に熱に変換されるわけではありません。外部と呼ばれる現在の量子効率は約30%にすぎず、そのほとんどが熱に変換されるため、この部分が主要な部分です。白熱電球の発光効率は非常に低く、約 15lm/W にすぎませんが、ほとんどすべての電気エネルギーを光エネルギーに変換して放射します。放射エネルギーのほとんどが赤外線であるため、発光効率は非常に低くなりますが、冷却の問題は解消されます。現在、LEDの放熱に注目する人が増えています。これは、LED の光減衰または寿命がジャンクション温度に直接関係するためです。
ハイパワーLED白色光アプリケーションとLEDチップ放熱ソリューション
現在、LED 白色光製品は、さまざまな分野で徐々に使用されています。人々はハイパワーLED白色光がもたらす驚くべき喜びを感じ、さまざまな実用上の問題も心配しています.まずはハイパワーLEDの白色光そのものの性質から。高出力 LED は依然として、発光の均一性が低く、封止材料の寿命が短く、特に LED チップの熱放散の問題があり、解決が困難であり、白色 LED の期待されるアプリケーションの利点を活用できません。第二に、ハイパワーLED白色光の市場価格から。今日の高出力 LED はまだ貴族の白色光製品です。なぜなら、高出力製品の価格はまだ高すぎるためです。また、技術を改善する必要があるため、高出力白色 LED 製品を望む人は誰も使用できません。それらを使用する。そのような柔軟な LED ディスプレイ.ハイパワー LED の熱放散に関連する問題を分析してみましょう。
近年、業界の専門家の努力により、高出力 LED チップの熱放散のためのいくつかの改善ソリューションが提案されています。
Ⅰ.LEDチップの面積を大きくすることで発光量を増やします。
Ⅱ.小面積のLEDチップを複数個パッケージ化したものを採用。
Ⅲ.LEDパッケージ材料と蛍光材料を変更します。
では、上記の 3 つの方法で、高出力 LED 白色光製品の熱放散の問題を完全に改善することは可能でしょうか?実際、それは印象的です！まず、LEDチップの面積は大きくなりますが、より多くの光束(単位時間に通過する光)を得ることができます。単位面積あたりの光束の数が光束で、単位はmlです)。それは良いですLED産業.希望する白色光効果を実現したいと考えていますが、実際の領域が大きすぎるため、適用プロセスと構造に逆効果の現象がいくつかあります。
では、高出力 LED 白色光の熱放散の問題を解決することは本当に不可能なのでしょうか?もちろん、解決できないわけではありません。単純にチップ面積を増やすことによって引き起こされるマイナスの問題を考慮して、LED 白色光メーカーは、電極構造とフリップチップの改良に従って、いくつかの小面積 LED チップをカプセル化することにより、高出力 LED チップの表面を改善しました。 60lmを実現する構造。/W 高光束、高放熱で低発光効率。
実際、高出力 LED チップの熱放散の問題を効果的に改善できる別の方法があります。それは、以前のプラスチックまたはプレキシガラスを、その白色光パッケージ材料用のシリコーン樹脂に置き換えることです.パッケージ材料を交換することで、LED チップの熱放散の問題を解決できるだけでなく、白色 LED の寿命を延ばすことができます。これは、一石二鳥です。私が言いたいのは、ハイパワーLED白色光のようなほとんどすべてのハイパワー白色光LED製品は、カプセル化材料としてシリコーンを使用する必要があるということです.なぜ今、ハイパワーLEDのパッケージ材料としてシリカゲルを使用しなければならないのですか?シリカゲルが同じ波長の光を吸収するのは 1% 未満だからです。しかし、400～459nmの光に対するエポキシ樹脂の吸収率は45%と高く、この短波長光を長時間吸収することによる経年変化により、深刻な光減衰を起こしやすい。
もちろん、実際の生産と寿命では、高出力LED白色光チップの熱放散など、多くの問題が発生します。これは、高出力LED白色光のアプリケーションが広範になればなるほど、より深刻で困難な問題が発生するためです。現れる！LEDチップの特徴は、非常に小さな体積で非常に高い熱を発生することです。LED 自体の熱容量は非常に小さいため、熱を最速で伝導する必要があります。そうしないと、ジャンクション温度が高くなります。可能な限りチップから熱を引き出すために、LED のチップ構造には多くの改良が加えられています。LED チップ自体の熱放散を改善するために、主な改善は、熱伝導率の高い基板材料を使用することです。
LEDランプ温度の監視もマイクロコントローラにインポート可能
NTC電源の改良形について、より良い設計を実現したいのであれば、MCUでより精密な安全設計を行うことも比較的現実的なアプローチです。開発プロジェクトでは、LED光源モジュールの状態を点灯状態か消灯状態かに分け、温度警告と温度測定のプログラムロジック判定により、より完璧なスマート照明管理メカニズムを構築しています。 .
たとえば、ランプ温度の警告がある場合、モジュールの温度は温度測定によって許容範囲内にあり、通常の方法を維持して、ヒートシンクを通じて動作温度を自然に放散させることができます。そして、測定された温度がアクティブな冷却メカニズムを実装するためのベンチマークに達したことを警告が通知すると、MCU は冷却ファンの動作を制御する必要があります。同様に、温度がゾーンに入ると、制御メカニズムはすぐに光源をオフにし、同時にシステムの電源をオフにしてから60秒または180秒後に温度を再度確認する必要があります。LED固体光源モジュールの温度が正常値に達したら、再度LED光源を駆動し、発光を続けます。
投稿時間: 2022 年 11 月 9 日