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Cause della temperatura del giunto LED e metodi per ridurla
Jul.27.2025
- L'utilizzo di apparecchi di illuminazione LED di alta potenza è in aumento. La luminosità dei LED di alta potenza è effettivamente proporzionale alla corrente. Allo stesso tempo, la corrente diretta dei LED di alta potenza varia con la temperatura. Questo articolo illustra le cause della temperatura del giunto LED e i metodi per ridurla.
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- Cause della temperatura del giunto LED
- Una grande parte del motivo per cui si verifica il riscaldamento degli LED è dovuto al fatto che l'energia elettrica aggiunta non viene completamente convertita in energia luminosa, ma in parte viene trasformata in energia termica. L'efficienza luminosa attuale degli LED disponibili sul mercato è di circa 100 lm/W e il loro rendimento di conversione elettro-ottica è ancora molto basso, pari a circa il 20-30%. Ciò significa che circa il 70% dell'energia elettrica viene sprecato sotto forma di energia termica.
- In generale, ci sono due fattori che portano alla generazione della temperatura di giunzione degli LED. Nel dettaglio sono i seguenti:
- (1) Efficienza quantica interna.
- Quando i buchi e gli elettroni si ricombinano, non tutti i fotoni vengono generati. Questo fenomeno è generalmente chiamato "perdita di corrente" ed è la ragione della riduzione del tasso di ricombinazione dei portatori nella regione PN. Il prodotto tra la tensione di perdita e la corrente è la potenza dissipata, che viene convertita in energia termica. Tuttavia, questa componente non è la principale, poiché le tecnologie attuali permettono di raggiungere un'efficienza fotonica interna del LED vicina al 90%.
- (2) L'efficienza quantica esterna è soltanto del 30% circa.
- Il motivo principale è che i fotoni generati dalla ricombinazione dei portatori non possono essere completamente emessi all'esterno del chip, ma vengono convertiti in calore. Sebbene l'efficienza luminosa delle lampadine a incandescenza sia pari a circa 15lm/W, esse irradiano l'energia elettrica sotto forma di energia luminosa. Sebbene la maggior parte dell'energia irradiata sia infrarossa e l'efficienza luminosa sia molto bassa, questo elimina il problema dello smaltimento del calore. Il problema dello smaltimento del calore negli LED sta diventando gradualmente un argomento di ricerca importante. Il motivo è che la durata o il decadimento della luce degli LED sono direttamente correlati alla loro temperatura di giunzione. Se il problema dello smaltimento del calore non viene gestito correttamente, ciò provocherà direttamente un'elevata temperatura di giunzione e una riduzione della durata.
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- Metodi per ridurre la temperatura di giunzione degli LED
- ① Controllare la potenza di ingresso nominale;
- ② Progettare una buona struttura secondaria di dissipazione del calore;
- ③ Ridurre al minimo la resistenza termica tra la struttura secondaria di dissipazione del calore e l'interfaccia di montaggio del LED;
- ④ Ridurre la temperatura ambiente;
- ⑤ Ridurre la resistenza termica del LED stesso.