TA的每日心情 | 开心
2019-11-20 15:00 |
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LED结温的来源及降低措施
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中心议题：
' W/ T. q( ]1 w$ {9 h+ D5 ?# sLED结温及其降低方法
& O7 Y9 q; y! j. |$ e解决方案： L+ \' U9 _" v5 \" Q
减少LED本身的热阻$ J: h, y1 E' L
减少LED与二次散热机构安装介面之间的热阻4 R! ^! L: r1 |- L
控制额定输入功率
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1、什么是LED的结温?0 T2 c! p# _: A6 f
! C' d- n- e o9 |# yLED的基本结构是一个LED照明的P—N结。实验指出，当电流流过LED元件时，P—N结的温度将上升，严格意义上说，就把P—N结区的温度定义为LED的结温。通常由于元件芯片均具有很小的尺寸，因此我们也可把LED芯片的温度视之为结温。
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2、产生LED结温的原因有哪些?6 g k9 o5 x+ R' {
2 L; q6 O( o W/ g1 L在LED工作时，可存在以下五种情况促使结温不同程度的上升：
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- F& p# _2 w4 M. sA、元件不良的电极结构，视窗层衬底或结区的材料以及导电银胶等均存在一定的电阻值，这些电阻相互垒加，构成LED元件的串联电阻。当电流流过P—N结时，同时也会流过这些电阻，从而产生焦耳热，引致芯片温度或结温的升高。( x) v1 T. F* {4 \" C
1 n% W- x! f: c) m" IB、由于P—N结不可能极端完美，元件的注人效率不会达到100%，也即是说，在LED工作时除P区向N区注入电荷(空穴)外，N区也会向P区注人电荷 (电子)，一般情况下，后一类的电荷注人不会产生光电效应，而以发热的形式消耗掉了。即使有用的那部分注入电荷，也不会全部变成光，有一部分与结区的杂质或缺陷相结合，最终也会变成热。& U8 b+ |' K; ~0 p' Z" A2 u9 o
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C、实践证明，出光效率的限制是导致LED结温升高的主要原因。目前，先进的材料生长与元件制造工艺已能使LED极大多数输入电能转换成光辐射能，然而由于LED芯片材料与周围介质相比，具有大得多的折射系数，致使芯片内部产生的极大部分光子(>90%)无法顺利地溢出介面，而在芯片与介质介面产生全反射，返回芯片内部并通过多次内部反射最终被芯片材料或衬底吸收，并以晶格振动的形式变成热，促使结温升高。- J4 V- z# ]0 \( M$ J- M
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D、显然，LED元件的热散失能力是决定结温高低的又一个关键条件。散热能力强时，结温下降，反之，散热能力差时结温将上升。由于环氧胶是低热导材料，因此P—N结处产生的热量很难通过透明环氧向上散发到环境中去，大部分热量通过衬底、银浆、管壳、环氧粘接层， PCB与热沉向下发散。显然，相关材料的导热能力将直接影响元件的热散失效率。一个普通型的LED，从P—N结区到环境温度的总热阻在300到 600℃/w之间，对于一个具有良好结构的功率型LED元件，其总热阻约为15到30℃ /W。巨大的热阻差异表明普通型LED元件只能在很小的输入功率条件下，才能正常地工作，而功率型元件的耗散功率可大到瓦级甚至更高。- A6 y" o9 w/ Z7 } E1 A6 {
( x4 A- V2 U+ P+ O3、降低LED结温的途径有哪些?
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6 E- q; r0 u: }$ e' u$ vA、减少LED本身的热阻;
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& u* r2 ~; s1 V% c/ A7 VB、良好的二次散热机构;. c+ J" ?; h' M) }
t/ ~9 v6 X( x7 y! aC、减少LED与二次散热机构安装介面之间的热阻;+ ~0 h% N. a* \8 n8 r5 M- d# Y
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D、控制额定输入功率;$ x) H7 r/ e8 _+ T4 i
& `$ M6 o$ f# R$ fE、降低环境温度
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LED的输入功率是元件热效应的唯一来源，能量的一部分变成了辐射光能，其余部分最终均变成了热，从而抬升了元件的温度。显然，减小LED温升效应的主要方法，一是设法提高元件的电光转换效率(又称外量子效率)，使尽可能多的输入功率转变成光能，另一个重要的途径是设法提高元件的热散失能力，使结温产生的热，通过各种途径散发到周围环境中去。 |
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发表于 2019-1-17 10:51
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