La tecnología LED de disipador de calor nació en 2000 y está hecha de diodos emisores de luz semiconductores. El principio de funcionamiento es la electroluminiscencia, que es la forma más común de disipación de calor. Hasta ahora, generalmente se utilizan aletas de disipación de calor de aluminio como parte de la carcasa del LED para aumentar el área de disipación de calor.
Problema de calentamiento LED
Al igual que las fuentes de luz tradicionales, los diodos emisores de luz (LED) semiconductores también generan calor durante el funcionamiento, cuya cantidad depende de la eficiencia luminosa general. Bajo la acción de energía eléctrica externa, la radiación de electrones y huecos se recombinan para producir electroluminiscencia. La luz irradiada cerca de la unión PN también debe atravesar el medio semiconductor y el medio de envasado del propio chip para llegar al exterior (aire). Eficiencia integral de inyección de corriente, eficiencia cuántica de radioluminiscencia, eficiencia de extracción de luz externa de chip, etc. Al final, solo el 30-40% de la energía eléctrica de entrada se convierte en energía luminosa, y el 60-70% restante de la energía se convierte principalmente en energía térmica en forma de vibración reticular de recombinación no radiativa.
El efecto de la disipación de calor en la vida útil de las luces LED.
En términos generales, la estabilidad y la calidad de la lámpara LED son críticas para la disipación de calor del cuerpo de la lámpara. La disipación de calor de las lámparas LED de alto brillo en el mercado a menudo utiliza la disipación de calor natural y el efecto no es ideal. Las lámparas LED fabricadas con fuente de luz LED están compuestas por LED, estructura de disipación de calor, controlador y lente. Por lo tanto, la disipación de calor también es una parte importante, si el LED no disipa bien el calor, su vida se verá afectada.
La gestión del calor es el principal problema en las aplicaciones LED de alto brillo.
Debido a que el dopado de tipo p de los nitruros del grupo III está limitado por la solubilidad de los aceptores de Mg y la mayor energía inicial de los orificios, el calor es particularmente fácil de generar en la región de tipo p, y este calor debe atravesar toda la estructura para disiparse en el disipador de calor; Las vías de disipación de calor de los dispositivos LED son principalmente la conducción y la convección del calor; La conductividad térmica extremadamente baja del material del sustrato Sapphire aumenta la resistencia térmica del dispositivo, lo que resulta en un efecto de autocalentamiento grave, que tiene un impacto devastador en el rendimiento y la confiabilidad del dispositivo LED.
El efecto del calor en los LED de alto brillo.
El calor se concentra en el chip LED de pequeño tamaño y la temperatura del chip LED aumenta, lo que provoca una distribución no uniforme del estrés térmico, y la eficiencia luminosa del chip y la eficiencia del láser de fósforo disminuyen; Cuando la temperatura excede un cierto valor, la tasa de falla del dispositivo aumenta exponencialmente. Las estadísticas muestran que por cada aumento de 2 ° C en la temperatura del componente, la confiabilidad disminuye en un 10%. Cuando se disponen densamente varios LED para formar un sistema de iluminación de luz blanca, el problema de la disipación de calor se vuelve más grave. Resolver el problema de la gestión del calor se ha convertido en un requisito previo para las aplicaciones LED de alto brillo.
La relación entre el tamaño del chip LED y la disipación de calor
La forma más directa de aumentar el brillo del LED de potencia es aumentar la potencia de entrada y, para evitar la saturación de la capa activa, el tamaño de la unión p-n debe aumentarse en consecuencia; El aumento de la potencia de entrada aumentará inevitablemente la temperatura de la unión, reduciendo así la eficiencia cuántica. El aumento de la potencia de un solo tubo depende de la capacidad del dispositivo para extraer calor de la unión p-n y para mantener el material, la estructura y el proceso de empaquetado del chip existente. Bajo la densidad de corriente constante en el chip y las mismas condiciones de disipación de calor, si el tamaño del chip se incrementa solo, la temperatura de unión seguirá aumentando.
