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LED結溫知識

發布時間:2009/8/24 10:07:05 訪問次數:367

led結溫,什么是led結溫,哪些原因產生led結溫,降低led結溫的途徑又有哪些?下文將詳細進行分析。
  
  1、什么是led的結溫?

  led的基本結構是一個半導體的p—n結。實驗指出,當電流流過led元件時,p—n結的溫度將上升,嚴格意義上說,就把p—n結區的溫度定義為led的結溫。通常由于元件芯片均具有很小的尺寸,因此我們也可把led芯片的溫度視之為結溫。

  2、產生led結溫的原因有哪些?

  在led工作時,可存在以下五種情況促使結溫不同程度的上升:

  a、元件不良的電極結構,視窗層襯底或結區的材料以及導電銀膠等均存在一定的電阻值,這些電阻相互壘加,構成led元件的串聯電阻。當電流流過p—n結時,同時也會流過這些電阻,從而產生焦耳熱,引致芯片溫度或結溫的升高。

  b、由于p—n結不可能極端完美,元件的注人效率不會達到100%,也即是說,在led工作時除p區向n區注入電荷(空穴)外,n區也會向p區注人電荷(電子),一般情況下,后一類的電荷注人不會產生光電效應,而以發熱的形式消耗掉了。即使有用的那部分注入電荷,也不會全部變成光,有一部分與結區的雜質或缺陷相結合,最終也會變成熱。

  c、實踐證明,出光效率的限制是導致led結溫升高的主要原因。目前,先進的材料生長與元件制造工藝已能使led極大多數輸入電能轉換成光輻射能,然而由于led芯片材料與周圍介質相比,具有大得多的折射o率率剮酒誆坎募蟛糠止庾?>90%)無法順利地溢出介面,而在芯片與介質介面產生全反射,返回芯片內部并通過多次內部反射最終被芯片材料或襯底吸收,并以晶格振動的形式變成熱,促使結溫升高。

  d、顯然,led元件的熱散失能力是決定結溫高低的又一個關鍵條件。散熱能力強時,結溫下降,反之,散熱能力差時結溫將上升。由于環氧膠是低熱導材料,因此p—n結處產生的熱量很難通過透明環氧向上散發到環境中去,大部分熱量通過襯底、銀漿、管殼、環氧粘接層,pcb與熱沉向下發散。顯然,相關材料的導熱能力將直接影響元件的熱散失效率。一個普通型的led,從p—n結區到環境溫度的總熱阻在300到600℃/w之間,對于一個具有良好結構的功率型led元件,其總熱阻約為15到30℃/w。巨大的熱阻差異表明普通型led元件只能在很小的輸入功率條件下,才能正常地工作,而功率型元件的耗散功率可大到瓦級甚至更高。

  3、降低led結溫的途徑有哪些?

  a、減少led本身的熱阻;
  b、良好的二次散熱機構;
  c、減少led與二次散熱機構安裝介面之間的熱阻;
  d、控制額定輸入功率;
  e、降低環境溫度

  led的輸入功率是元件熱效應的唯一來源,能量的一部分變成了輻射光能,其?部分最終均變成了熱,從而抬升了元件的溫度。顯然,減小led溫升效應的主要方法,一是設法提高元件的電光轉換效率(又稱外量子效率),使盡可能多的輸入功率轉變成光能,另一個重要的途徑是設法提高元件的熱散失能力,使結溫產生的熱,通過各種途徑散發到周圍環境中去。

led結溫,什么是led結溫,哪些原因產生led結溫,降低led結溫的途徑又有哪些?下文將詳細進行分析。
  
  1、什么是led的結溫?

  led的基本結構是一個半導體的p—n結。實驗指出,當電流流過led元件時,p—n結的溫度將上升,嚴格意義上說,就把p—n結區的溫度定義為led的結溫。通常由于元件芯片均具有很小的尺寸,因此我們也可把led芯片的溫度視之為結溫。

  2、產生led結溫的原因有哪些?

  在led工作時,可存在以下五種情況促使結溫不同程度的上升:

  a、元件不良的電極結構,視窗層襯底或結區的材料以及導電銀膠等均存在一定的電阻值,這些電阻相互壘加,構成led元件的串聯電阻。當電流流過p—n結時,同時也會流過這些電阻,從而產生焦耳熱,引致芯片溫度或結溫的升高。

  b、由于p—n結不可能極端完美,元件的注人效率不會達到100%,也即是說,在led工作時除p區向n區注入電荷(空穴)外,n區也會向p區注人電荷(電子),一般情況下,后一類的電荷注人不會產生光電效應,而以發熱的形式消耗掉了。即使有用的那部分注入電荷,也不會全部變成光,有一部分與結區的雜質或缺陷相結合,最終也會變成熱。

  c、實踐證明,出光效率的限制是導致led結溫升高的主要原因。目前,先進的材料生長與元件制造工藝已能使led極大多數輸入電能轉換成光輻射能,然而由于led芯片材料與周圍介質相比,具有大得多的折射o率率剮酒誆坎募蟛糠止庾?>90%)無法順利地溢出介面,而在芯片與介質介面產生全反射,返回芯片內部并通過多次內部反射最終被芯片材料或襯底吸收,并以晶格振動的形式變成熱,促使結溫升高。

  d、顯然,led元件的熱散失能力是決定結溫高低的又一個關鍵條件。散熱能力強時,結溫下降,反之,散熱能力差時結溫將上升。由于環氧膠是低熱導材料,因此p—n結處產生的熱量很難通過透明環氧向上散發到環境中去,大部分熱量通過襯底、銀漿、管殼、環氧粘接層,pcb與熱沉向下發散。顯然,相關材料的導熱能力將直接影響元件的熱散失效率。一個普通型的led,從p—n結區到環境溫度的總熱阻在300到600℃/w之間,對于一個具有良好結構的功率型led元件,其總熱阻約為15到30℃/w。巨大的熱阻差異表明普通型led元件只能在很小的輸入功率條件下,才能正常地工作,而功率型元件的耗散功率可大到瓦級甚至更高。

  3、降低led結溫的途徑有哪些?

  a、減少led本身的熱阻;
  b、良好的二次散熱機構;
  c、減少led與二次散熱機構安裝介面之間的熱阻;
  d、控制額定輸入功率;
  e、降低環境溫度

  led的輸入功率是元件熱效應的唯一來源,能量的一部分變成了輻射光能,其?部分最終均變成了熱,從而抬升了元件的溫度。顯然,減小led溫升效應的主要方法,一是設法提高元件的電光轉換效率(又稱外量子效率),使盡可能多的輸入功率轉變成光能,另一個重要的途徑是設法提高元件的熱散失能力,使結溫產生的熱,通過各種途徑散發到周圍環境中去。

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