W jaki sposób generowana jest temperatura złącza chipa LED?
Powodem, dla którego dioda LED nagrzewa się, jest to, że dodana energia elektryczna nie jest w całości przekształcana w energię świetlną, ale jej część jest przekształcana w energię cieplną.Wydajność świetlna LED wynosi obecnie tylko 100 lm/W, a sprawność konwersji elektrooptycznej wynosi tylko około 20 ~ 30%.Oznacza to, że około 70% energii elektrycznej zamienia się w energię cieplną.
W szczególności generowanie temperatury złącza LED jest spowodowane dwoma czynnikami.
1. Wewnętrzna wydajność kwantowa nie jest wysoka, to znaczy, gdy elektrony i dziury są rekombinowane, fotony nie mogą być generowane w 100%, co zwykle określa się jako „upływ prądu”, który zmniejsza szybkość rekombinacji nośników w regionie PN.Prąd upływu pomnożony przez napięcie to moc tej części, która jest zamieniana na energię cieplną, ale ta część nie uwzględnia głównego składnika, ponieważ wewnętrzna wydajność fotonów jest teraz bliska 90%.
2. Fotony generowane wewnątrz nie mogą być emitowane na zewnątrz chipa i ostatecznie przekształcane w ciepło.Ta część jest częścią główną, ponieważ obecna wydajność kwantowa zwana zewnętrzną wynosi tylko około 30%, a większość z nich jest przekształcana w ciepło.Chociaż skuteczność świetlna żarówki jest bardzo niska, tylko około 15 lm/W, prawie cała energia elektryczna jest przetwarzana na energię świetlną i emitowana.Ponieważ większość energii promieniowania to podczerwień, wydajność świetlna jest bardzo niska, ale eliminuje problem chłodzenia.Teraz coraz więcej osób zwraca uwagę na rozpraszanie ciepła przez diody LED.Dzieje się tak, ponieważ zanik światła lub żywotność diody LED jest bezpośrednio związana z temperaturą jej złącza.
Zastosowania białego światła LED o dużej mocy i rozwiązania rozpraszania ciepła z chipów LED
Obecnie produkty LED o białym świetle są stopniowo wprowadzane do użytku w różnych dziedzinach.Ludzie odczuwają niesamowitą przyjemność, jaką przynosi białe światło LED o dużej mocy, a także martwią się różnymi praktycznymi problemami!Przede wszystkim z natury samego światła białego LED dużej mocy.Diody LED dużej mocy nadal cierpią na słabą równomierność emisji światła, krótką żywotność materiałów uszczelniających, a zwłaszcza problem rozpraszania ciepła chipów LED, który jest trudny do rozwiązania i nie może wykorzystać oczekiwanych zalet aplikacyjnych białej diody LED.Po drugie, od ceny rynkowej światła białego LED o dużej mocy.Dzisiejsza dioda LED dużej mocy jest nadal arystokratycznym produktem światła białego, ponieważ cena produktów dużej mocy jest wciąż zbyt wysoka, a technologia wciąż wymaga udoskonalenia, więc produkty białej diody LED dużej mocy nie mogą być używane przez nikogo, kto chce ich używać.Jak na przykładelastyczny wyświetlacz LED.Przeanalizujmy powiązane problemy z rozpraszaniem ciepła przez diody LED dużej mocy.
W ostatnich latach, dzięki wysiłkom ekspertów branżowych, zaproponowano kilka rozwiązań usprawniających odprowadzanie ciepła z chipów LED dużej mocy:
Ⅰ.Zwiększ ilość emitowanego światła, zwiększając powierzchnię chipa LED.
Ⅱ.Zastosuj pakiet kilku chipów LED o małej powierzchni.
Ⅲ.Zmień materiały opakowaniowe LED i materiały fluorescencyjne.
Czy więc możliwe jest całkowite poprawienie problemu rozpraszania ciepła przez produkty LED o dużej mocy z białym światłem za pomocą powyższych trzech metod?Faktycznie, robi wrażenie!Po pierwsze, chociaż zwiększamy powierzchnię chipa LED, możemy uzyskać większy strumień świetlny (światło przechodzące przez jednostkę czasu). Liczba wiązek na jednostkę powierzchni to strumień świetlny, a jednostką jest ml).To jest dobre dlabranża LED.Mamy nadzieję osiągnąć pożądany efekt białego światła, ale ponieważ rzeczywista powierzchnia jest zbyt duża, w procesie aplikacji i strukturze występują pewne zjawiska odwrotne do zamierzonych.
Czy więc naprawdę niemożliwe jest rozwiązanie problemu rozpraszania ciepła przez diody LED o dużej mocy?Oczywiście nie jest to niemożliwe do rozwiązania.W związku z negatywnymi problemami powodowanymi przez zwykłe zwiększenie powierzchni chipa, producenci białego światła LED poprawili powierzchnię chipa LED dużej mocy, zamykając kilka chipów LED o małej powierzchni zgodnie z ulepszeniem struktury elektrody i flip-chip struktura, aby osiągnąć 60lm./W wysoki strumień świetlny i niska skuteczność świetlna przy dużym rozpraszaniu ciepła.
W rzeczywistości istnieje inna metoda, która może skutecznie rozwiązać problem rozpraszania ciepła przez chipy LED dużej mocy.Oznacza to zastąpienie dotychczasowego plastiku lub pleksi żywicą silikonową jako materiałem opakowaniowym o białym świetle.Wymiana materiału opakowaniowego może nie tylko rozwiązać problem rozpraszania ciepła chipa LED, ale także wydłużyć żywotność białej diody LED, co naprawdę upiecze dwie pieczenie na jednym ogniu.Chcę powiedzieć, że prawie wszystkie produkty LED o wysokiej mocy z białym światłem, takie jak białe diody LED o dużej mocy, powinny wykorzystywać silikon jako materiał do hermetyzacji.Dlaczego żel krzemionkowy musi być teraz stosowany jako materiał opakowaniowy w diodach LED dużej mocy?Ponieważ żel krzemionkowy pochłania mniej niż 1% światła o tej samej długości fali.Jednak szybkość absorpcji żywicy epoksydowej do światła 400-459 nm wynosi aż 45% i łatwo jest spowodować poważny zanik światła z powodu starzenia spowodowanego długotrwałą absorpcją tego światła o krótkiej długości fali.
Oczywiście w rzeczywistej produkcji i życiu będzie wiele problemów, takich jak rozpraszanie ciepła przez białe chipy LED o dużej mocy, ponieważ im szersze zastosowanie białego światła LED o dużej mocy, tym bardziej dogłębne i trudne problemy będą pojawić się!Cechą charakterystyczną chipów LED jest bardzo duża ilość ciepła wytwarzana w bardzo małej objętości.Pojemność cieplna samej diody LED jest bardzo mała, więc ciepło musi być odprowadzane z największą prędkością, w przeciwnym razie zostanie wygenerowana wysoka temperatura złącza.Aby maksymalnie odciągnąć ciepło z chipa, wprowadzono wiele ulepszeń w strukturze chipa diody LED.Aby poprawić odprowadzanie ciepła przez sam chip LED, głównym ulepszeniem jest zastosowanie materiału podłoża o lepszej przewodności cieplnej.
Monitorowanie temperatury lampy LED można również zaimportować do mikrokontrolera
W przypadku ulepszonej formy zasilania NTC, jeśli chcesz uzyskać lepszy projekt, stosunkowo pragmatycznym podejściem jest przeprowadzenie bardziej precyzyjnego projektu bezpieczeństwa za pomocą MCU.W projekcie rozwojowym status modułu źródła światła LED można podzielić na to, czy światło jest wyłączone, czy nie, z oceną logiki programu dotyczącą ostrzeżenia o temperaturze i pomiaru temperatury, konstruowany jest doskonalszy inteligentny mechanizm zarządzania oświetleniem .
Na przykład, jeśli pojawi się ostrzeżenie o temperaturze lampy, temperatura modułu nadal mieści się w dopuszczalnym zakresie dzięki pomiarowi temperatury i można utrzymać normalny sposób naturalnego rozpraszania temperatury roboczej przez radiator.A kiedy ostrzeżenie informuje, że zmierzona temperatura osiągnęła punkt odniesienia dla zaimplementowania mechanizmu aktywnego chłodzenia, MCU musi sterować pracą wentylatora chłodzącego.Podobnie, gdy temperatura wejdzie w strefę, mechanizm kontrolny powinien natychmiast wyłączyć źródło światła i jednocześnie ponownie potwierdzić temperaturę po 60 sekundach lub 180 sekundach od wyłączenia systemu.Gdy temperatura półprzewodnikowego modułu źródła światła LED osiągnie normalną wartość, uruchom ponownie źródło światła LED i kontynuuj emitowanie światła.
Czas postu: 09-lis-2022