خمسة درجات حرارة تقاطع من حبات مصباح الشاشة الإلكترونية الكبيرة LED

كما نعلم جميعا, يتم تعبئة الشاشة الإلكترونية الكبيرة LED بآلاف حبات المصباح, لكن درجة حرارة الوصلة لمصباح LED غير واضحة لمعظم الناس باستثناء المهنيين في صناعة LED. فيما يلي مقدمة موجزة عن أسباب درجة حرارة الوصلات الخمسة وحلول حبات مصباح الشاشة الكبيرة الإلكترونية LED من قبل مصنعي شاشات LED الكهروضوئية الصغيرة.
الهيكل الأساسي لل LED هو تقاطع أشباه الموصلات pn. عندما يمر التيار عبر عنصر LED, سترتفع درجة حرارة الوصلة pn. في هذا الوقت, نحدد درجة حرارة منطقة الوصل p-n كدرجة حرارة وصلة LED. لأن حجم شريحة المكون صغير جدًا, يمكن القول أيضًا أن درجة حرارة رقاقة LED هي درجة حرارة التوصيل.
1. لقد ثبت أن الحد من كفاءة خرج الضوء هو السبب الرئيسي لارتفاع درجة حرارة وصلة LED. على الرغم من أن نمو المواد المتقدم وتكنولوجيا تصنيع المكونات يمكن أن تحول معظم الطاقة الكهربائية المدخلة من الصمام إلى طاقة إشعاع ضوئي, بسبب معامل الانكسار الأكبر بكثير لمواد شرائح LED والوسائط المحيطة, جزء كبير من الفوتونات (> 90%) التي تم إنشاؤها في الشريحة لا يمكن أن تتجاوز الواجهة بسلاسة. بعد الرقاقة والواجهة العازلة تنتج انعكاسًا كليًا, يعودون إلى الشريحة ويمرون عبر الواجهة عدة مرات أخيرًا, يمتص جزء الانعكاس مادة الرقاقة أو الركيزة ويتحول إلى حرارة في شكل اهتزاز شبكي, مما يجعل درجة حرارة الوصلة ترتفع.
2. لأن تقاطع p-n نفسه معيب, لن تصل كفاءة الحقن للجهاز 100%, ذلك بالقول, بالإضافة إلى التهمة (الفجوة) حقنها في المنطقة N بواسطة المنطقة p, ستضخ المنطقة N أيضًا الشحنة (إلكترون) في المنطقة p عندما يعمل LED. بشكل عام, النوع الأخير من حقن الشحنة لا ينتج عنه تأثير كهروضوئي, لكنها تستهلك في شكل تدفئة. حتى لو لم يتحول الجزء المفيد من الشحنة المحقونة إلى ضوء, سوف يتحد بعضها مع الشوائب أو العيوب في منطقة التقاطع ويتحول في النهاية إلى حرارة.
3. ضعف هيكل القطب, مادة الطبقة السفلية لطبقة النافذة أو منطقة الوصلة والغراء الفضي الموصل جميعها لها قيمة مقاومة معينة. تتم إضافة هذه المقاومة لبعضها البعض لتشكيل المقاومة التسلسلية لمكونات LED. عندما يتدفق التيار عبر تقاطع pn, سوف تتدفق أيضًا من خلال هذه المقاومات, مما يؤدي إلى حرارة الجول, مما يؤدي إلى زيادة درجة حرارة الرقاقة أو درجة حرارة الوصلة.
4. بوضوح, تعد قدرة تبديد الحرارة للـ LED عاملاً رئيسياً آخر لتحديد درجة حرارة الوصلة. إذا كانت قدرة تبديد الحرارة قوية, ستنخفض درجة حرارة الوصلة. على العكس تماما, إذا كانت قدرة تبديد الحرارة قوية, ستزداد درجة حرارة الوصلة. لأن لاصق الايبوكسي مادة منخفضة التوصيل الحراري, يصعب إشعاع الحرارة المتولدة عند تقاطع pn إلى البيئة من خلال الايبوكسي الشفاف. تشع معظم الحرارة إلى أسفل من خلال الركيزة, معجون الفضة, الصدف, طبقة لاصقة من الايبوكسي, ثنائي الفينيل متعدد الكلور والمشتت الحراري. بوضوح, سوف تؤثر الموصلية الحرارية للمواد ذات الصلة بشكل مباشر على كفاءة فقدان الحرارة للمكونات.
5. لمصباح LED مشترك, المقاومة الحرارية الكلية من تقاطع pn إلى درجة الحرارة المحيطة بين 300 ℃ و 600 ℃ / دبليو. لمصابيح LED ذات هيكل جيد, المقاومة الحرارية الكلية حول 15 ℃ إلى 30 ℃ / دبليو. يشير الاختلاف الكبير في المقاومة الحرارية إلى أن مصباح LED المشترك يمكن أن يعمل بشكل طبيعي فقط في حالة وجود طاقة إدخال صغيرة جدًا, ويمكن أن تصل قوة تبديد الطاقة LED إلى مستوى واط أو أعلى.
فكيف لحل درجة حرارة وصلة حبة مصباح الشاشة الكبيرة الإلكترونية LED? يمكن حلها بالطرق التالية.
1. تقليل المقاومة الحرارية لمصابيح LED نفسها;
2. آلية تبريد ثانوية جيدة;
3. قلل المقاومة الحرارية بين LED وواجهة التثبيت لآلية التبريد الثانوية;
4. السيطرة على قوة الإدخال المقدرة;
5. خفض درجة الحرارة المحيطة
في كلمة واحدة, تعد طاقة دخل LED هي المصدر الوحيد للتأثير الحراري للمكون. يتحول جزء من الطاقة إلى طاقة ضوئية مشعة, وبقية الطاقة تتحول إلى حرارة, وبالتالي رفع درجة حرارة المكون. بوضوح, الطريقة الرئيسية لتقليل تأثير ارتفاع درجة حرارة LED هي محاولة تحسين كفاءة التحويل الكهروضوئي (يُعرف أيضًا باسم الكفاءة الكمية الخارجية) من الجهاز, بحيث يمكن تحويل أكبر قدر ممكن من طاقة الإدخال إلى طاقة ضوئية, والطريقة المهمة الأخرى هي محاولة تحسين قدرة الجهاز على التبديد الحراري, بحيث يمكن أن تنبعث الحرارة الناتجة عن درجة حرارة الوصلة إلى البيئة المحيطة بطرق مختلفة.