أسباب ارتفاع درجة حرارة الوصلة في الصمامات الثنائية الضوئية (LED) وطرق تقليلها

Jul.27.2025

يتم استخدام معدات الإضاءة ذات الصمامات الثنائية الضوئية (LED) عالية القدرة بشكل متزايد. في الواقع، تتناسب سطوع الصمامات الثنائية الضوئية عالية القدرة طرديًا مع التيار الكهربائي المار بها. وفي الوقت نفسه، يتغير التيار الأمامي للصمامات الثنائية الضوئية عالية القدرة مع درجة الحرارة. يقدم هذا المقال شرحًا لأسباب ارتفاع درجة حرارة الوصلة في الصمامات الثنائية الضوئية (LED) وطرق تقليلها.

6.12-1.png

إن السبب الكبير في تسخين LED هو أن الطاقة الكهربائية المضافة لا تتحول بشكل كامل إلى طاقة ضوئية، حيث يتم تحويل جزء منها إلى طاقة حرارية. إن الكفاءة الضوئية الحالية لوحدات LED المتداولة في السوق تبلغ حوالي 100 لومن/واط، وكفاءة التحويل الكهروضوئي ما زالت منخفضة جداً، حوالي 20~30% فقط. أي أن حوالي 70% من الطاقة الكهربائية تضيع على شكل طاقة حرارية.

بشكل عام، هناك عاملان يؤديان إلى توليد حرارة المفصلة (Junction Temperature) في LED. والتفاصيل كما يلي:

عندما تعيد الثقوب والإلكترونات التفاعل، لا يتم إنتاج كل الفوتونات. وعادةً ما يُطلق على هذا "تسرب التيار"، وهو السبب في تقليل معدل إعادة تشكيل الحاملات في المنطقة PN. حاصل ضرب جهد التسرب والتيار هو القدرة المبددة، والتي تتحول إلى طاقة حرارية. ومع ذلك، فإن هذه ليست المكون الرئيسي، لأن التكنولوجيا الحالية قادرة على جعل كفاءة الفوتون الداخلي لـ LED تقترب من 90%.

السبب الرئيسي هو أن الفوتونات الناتجة عن إعادة اتحاد الحاملات لا يمكن إخراجها بالكامل إلى خارج الشريحة، بل تتحول إلى حرارة. وعلى الرغم من أن كفاءة الإضاءة في المصابيح المتوهجة لا تبلغ سوى حوالي 15 لومن/واط، فإنها تشع الطاقة الكهربائية على شكل طاقة ضوئية. وعلى الرغم من أن معظم الطاقة المشعَّة تكون في نطاق الأشعة تحت الحمراء وكانتفاء الإضاءة منخفض جداً، إلا أن هذا يلغي مشكلة التبريد. ومع مرور الوقت، أصبحت مشكلة تبريد الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LED) تدريجياً محور اهتمام البحث. والسبب هو أن عمر الصمام الثنائي الباعث للضوء أو تدهور إضاءته مرتبط بشكل مباشر بدرجة حرارة الوصلة. وإذا لم تُحْلَ هذه المشكلة بشكل صحيح، فسوف تؤدي مباشرة إلى ارتفاع درجة حرارة الوصلة واختصار العمر الافتراضي.

③ تقليل مقاومة الحرارة بين هيكل التبريد الثانوي وواجهة تركيب LED إلى الحد الأدنى؛

معلومات الصناعة