EN
Причины повышения температуры p-n-перехода светодиодов и методы её снижения
Jul.27.2025
- Использование оборудования с мощными светодиодами освещения продолжает расти. Яркость мощных светодиодов фактически пропорциональна их току. В то же время прямой ток мощных светодиодов изменяется в зависимости от температуры. В этой статье рассматриваются причины повышения температуры p-n-перехода светодиодов и методы её снижения.
- 01
- Причины повышения температуры p-n-перехода светодиодов
- Одной из основных причин нагревания светодиодов является то, что добавляемая электрическая энергия не полностью преобразуется в световую энергию, а частично преобразуется в тепловую энергию. В настоящее время световая эффективность светодиодов на рынке составляет около 100 лм/Вт, а эффективность электрооптического преобразования по-прежнему очень низкая — всего около 20–30%. Это означает, что около 70% электрической энергии теряется в виде тепловой энергии.
- В целом, существует два фактора, приводящих к образованию температуры перехода светодиодов. Ниже приведены подробности:
- (1) Внутренняя квантовая эффективность.
- При рекомбинации отверстий и электронов не все фотоны генерируются. Это обычно называется «утечкой тока» и является причиной снижения скорости рекомбинации носителей в области PN. Произведение напряжения утечки и тока — это рассеиваемая мощность, которая преобразуется в тепловую энергию. Однако эта часть не является основной, поскольку современные технологии позволяют сделать внутреннюю эффективность излучения светодиодов близкой к 90%.
- (2) Внешняя квантовая эффективность составляет всего около 30%.
- Основная причина заключается в том, что фотоны, возникающие при рекомбинации носителей, не могут полностью излучаться за пределы кристалла, а преобразуются в тепло. Несмотря на то, что световая отдача ламп накаливания составляет всего около 15 лм/Вт, они излучают электрическую энергию в виде световой энергии. Хотя большая часть излучаемой энергии — инфракрасная, и световая отдача очень низкая, это устраняет проблему отвода тепла. Проблема отвода тепла от светодиодов постепенно стала темой активных исследований. Причина в том, что срок службы или снижение яркости светодиодов напрямую зависит от температуры p-n-перехода. Если проблему отвода тепла решить неправильно, это может привести к слишком высокой температуре перехода и сокращению срока службы.
- 02
- Методы снижения температуры p-n-перехода светодиода
- ① Контроль номинальной входной мощности;
- ② Разработка эффективной конструкции вторичного отвода тепла;
- ③ Свести к минимуму тепловое сопротивление между вторичной конструкцией отвода тепла и интерфейсом крепления светодиодов;
- ④ Снизить температуру окружающей среды;
- ⑤ Снизить тепловое сопротивление самого светодиода.