2025-03-24
Die thermischen Eigenschaften von LEDs sind einer der Schlüsselfaktoren, die ihre Leistung und ihr Leben beeinflussen
Die thermischen Eigenschaften von LEDs sind einer der Schlüsselfaktoren, die ihre Leistung und ihr Leben beeinflussen
Die thermischen Eigenschaften von LEDs sind einer der Schlüsselfaktoren, die ihre Leistung und ihr Leben beeinflussen. Da die LED bei der Arbeit Wärme erzeugt und die Wärme nicht effektiv verteilt ist, führt sie zu einer verringerten Lichteffizienz, dem Wellenlängenversatz und sogar zu Beschädigungen. Das Folgende ist eine detaillierte Analyse der thermischen Merkmale von LED:
1. Wärmeerzeugung
Wärmequelle:
- Wenn die LED funktioniert, wird nicht die gesamte elektrische Energie in Lichtenergie umgewandelt, und ein Teil der elektrischen Energie wird in Form von Wärme abgeleitet.
- Die Wärmeerzeugung stammt hauptsächlich aus den folgenden Aspekten:
- Nicht radiative Rekombination: Wenn Elektronen und Löcher rekombine rekombine, werden ein Teil der Energie als Wärme freigesetzt.
- Joule Wärme: Wärme erzeugt durch Widerstand, wenn der Strom durch die LED fließt.
- Phosphorheizung: In weißen LEDs erzeugt die Phosphorabsorption von blauem Licht und Umwandlung auch Wärme.
Wärmeleistungsberechnung:
- Die thermische Leistung (p_heat) kann durch die folgende Formel geschätzt werden:
Unter ihnen ist Pinit die Eingangsleistung, Notoptikleistung.
2. Wärmewiderstand und Wärmeabteilung
Wärmewiderstand:
- Der thermische Widerstand zeigt die Leichtigkeit an, mit der Wärme vom LED -Chip in die Umgebung übertragen wird und in ° C/w gemessen wird.
- Je kleiner der thermische Widerstand, desto besser die Leistung der Wärmeableitungen.
- Zusammensetzung des thermischen Widerstands:
- Chip zum Substrat Wärmewiderstand (RJC): Der thermische Widerstand zwischen dem Chip und dem Substrat.
- Thermiswiderstand (Baseboard-zu-Radiator): Der thermische Widerstand zwischen Basbar und Kühler.
- Kühlkörper zur Umgebung Wärmewiderstand (RSA): Der thermische Widerstand zwischen dem Kühlkörper und der Umwelt.
Totaler Wärmewiderstand (RJA):
- Der gesamte thermische Widerstand ist der gesamte thermische Widerstand des Chips gegen die Umwelt, und die Formel lautet:
Anschlusstemperaturberechnung:
-
Anschlusstemperatur (TJ) ist die Temperatur des LED -Chips, die durch die folgende Formel berechnet werden kann:
Unter ihnen ist TA die Umgebungstemperatur.
3.. Der Effekt der Temperatur auf die LED -Leistung
Leichtffizienz sinkend:
- Der Temperaturanstieg führt zu einer Lichtwirkungsgrad der LED zu einer Abnahme, da die Nichtstrahlungsrekombination zunimmt und die Photonenproduktionseffizienz abnimmt.
- Die Änderung der Lichteffizienz bei Temperatur kann als Temperaturkoeffizient ausgedrückt werden, normalerweise -0,2% bis -0,5%/° C.
Wellenlängenversatz:
- Die Temperaturzunahme führt zu einer Emissionswellenlänge der LED zu einer Verschiebung in Richtung der Langenwelle (Rotverschiebung).
- Der Wellenlängenversatz beträgt normalerweise 0,1 nm/° C bis 0,3 nm/° C.
Verkürzte Lebensdauer:
- Der Temperaturanstieg beschleunigt die Alterung der LED, was zu einem beschleunigten Lichtverfall führt.
- Empirische Formeln zeigen, dass die Lebensdauer einer LED pro 10 ° C -Anstieg der Übergangstemperatur um die Hälfte reduziert werden kann.
4. Designer Wärmeabteilung
Wärmedissipationsmaterial:
- Zu den häufig verwendeten Materialien für Wärmeableitungen gehören Aluminium, Kupfer, Keramik usw. mit hoher thermischer Leitfähigkeit.
- Thermische Grenzflächenmaterialien (z. B. Wärmefett und thermische Dichtungen) werden verwendet, um den Raum zwischen den Kontaktflächen zu füllen, um die Effizienz der Wärmeleitfähigkeit zu verbessern.
Kühler:
- Kühlkörper verbessern die Effizienz der Wärmeableitung durch Erhöhen der Oberfläche, und gemeinsame Formen umfassen Flossenstrahler und Wärmerohrstrahler.
Aktive Wärmeabteilung:
- Bei Hochleistungs -LEDs können aktive Kühlmethoden wie Lüfter oder Flüssigkeitskühlung erforderlich sein.
5. Test und Bewertung der thermischen Eigenschaften
Anschlusstemperaturmessung:
- Verwenden Sie einen Infrarot -Wärmebild oder ein Thermoelement, um die Übergangstemperatur der LED zu messen.
Thermalwiderstandstest:
- Der thermische Widerstand wird berechnet, indem die Temperaturdifferenz und die thermische Leistung gemessen werden.
Thermalsimulation:
- Thermische Simulationssoftware (wie ANSYS, FLOTHERM) wird verwendet, um die Wärmeverteilung und Wärmeableitungsleistung von LEDs zu simulieren.
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