LED结温知识
发布时间:2009/8/24 10:07:05 访问次数:370
1、什么是led的结温？
led的基本结构是一个半导体的p—n结。实验指出，当电流流过led元件时，p—n结的温度将上升，严格意义上说，就把p—n结区的温度定义为led的结温。通常由于元件芯片均具有很小的尺寸，因此我们也可把led芯片的温度视之为结温。
2、产生led结温的原因有哪些？
在led工作时，可存在以下五种情况促使结温不同程度的上升：
a、元件不良的电极结构，视窗层衬底或结区的材料以及导电银胶等均存在一定的电阻值，这些电阻相互垒加，构成led元件的串联电阻。当电流流过p—n结时，同时也会流过这些电阻，从而产生焦耳热，引致芯片温度或结温的升高。
b、由于p—n结不可能极端完美，元件的注人效率不会达到100％，也即是说，在led工作时除p区向n区注入电荷(空穴)外，n区也会向p区注人电荷(电子)，一般情况下，后一类的电荷注人不会产生光电效应，而以发热的形式消耗掉了。即使有用的那部分注入电荷，也不会全部变成光，有一部分与结区的杂质或缺陷相结合，最终也会变成热。
c、实践证明，出光效率的限制是导致led结温升高的主要原因。目前，先进的材料生长与元件制造工艺已能使led极大多数输入电能转换成光辐射能，然而由于led芯片材料与周围介质相比，具有大得多的折射o率率剐酒诓坎募蟛糠止庾�(>90％)无法顺利地溢出介面，而在芯片与介质介面产生全反射，返回芯片内部并通过多次内部反射最终被芯片材料或衬底吸收，并以晶格振动的形式变成热，促使结温升高。
d、显然，led元件的热散失能力是决定结温高低的又一个关键条件。散热能力强时，结温下降，反之，散热能力差时结温将上升。由于环氧胶是低热导材料，因此p—n结处产生的热量很难通过透明环氧向上散发到环境中去，大部分热量通过衬底、银浆、管壳、环氧粘接层，pcb与热沉向下发散。显然，相关材料的导热能力将直接影响元件的热散失效率。一个普通型的led，从p—n结区到环境温度的总热阻在300到600℃／w之间，对于一个具有良好结构的功率型led元件，其总热阻约为15到30℃／w。巨大的热阻差异表明普通型led元件只能在很小的输入功率条件下，才能正常地工作，而功率型元件的耗散功率可大到瓦级甚至更高。
3、降低led结温的途径有哪些？
a、减少led本身的热阻；
b、良好的二次散热机构；
c、减少led与二次散热机构安装介面之间的热阻；
d、控制额定输入功率;
e、降低环境温度
led的输入功率是元件热效应的唯一来源，能量的一部分变成了辐射光能，其�部分最终均变成了热，从而抬升了元件的温度。显然，减小led温升效应的主要方法，一是设法提高元件的电光转换效率（又称外量子效率），使尽可能多的输入功率转变成光能，另一个重要的途径是设法提高元件的热散失能力，使结温产生的热，通过各种途径散发到周围环境中去。
1、什么是led的结温？
led的基本结构是一个半导体的p—n结。实验指出，当电流流过led元件时，p—n结的温度将上升，严格意义上说，就把p—n结区的温度定义为led的结温。通常由于元件芯片均具有很小的尺寸，因此我们也可把led芯片的温度视之为结温。
2、产生led结温的原因有哪些？
在led工作时，可存在以下五种情况促使结温不同程度的上升：
a、元件不良的电极结构，视窗层衬底或结区的材料以及导电银胶等均存在一定的电阻值，这些电阻相互垒加，构成led元件的串联电阻。当电流流过p—n结时，同时也会流过这些电阻，从而产生焦耳热，引致芯片温度或结温的升高。
b、由于p—n结不可能极端完美，元件的注人效率不会达到100％，也即是说，在led工作时除p区向n区注入电荷(空穴)外，n区也会向p区注人电荷(电子)，一般情况下，后一类的电荷注人不会产生光电效应，而以发热的形式消耗掉了。即使有用的那部分注入电荷，也不会全部变成光，有一部分与结区的杂质或缺陷相结合，最终也会变成热。
c、实践证明，出光效率的限制是导致led结温升高的主要原因。目前，先进的材料生长与元件制造工艺已能使led极大多数输入电能转换成光辐射能，然而由于led芯片材料与周围介质相比，具有大得多的折射o率率剐酒诓坎募蟛糠止庾�(>90％)无法顺利地溢出介面，而在芯片与介质介面产生全反射，返回芯片内部并通过多次内部反射最终被芯片材料或衬底吸收，并以晶格振动的形式变成热，促使结温升高。
d、显然，led元件的热散失能力是决定结温高低的又一个关键条件。散热能力强时，结温下降，反之，散热能力差时结温将上升。由于环氧胶是低热导材料，因此p—n结处产生的热量很难通过透明环氧向上散发到环境中去，大部分热量通过衬底、银浆、管壳、环氧粘接层，pcb与热沉向下发散。显然，相关材料的导热能力将直接影响元件的热散失效率。一个普通型的led，从p—n结区到环境温度的总热阻在300到600℃／w之间，对于一个具有良好结构的功率型led元件，其总热阻约为15到30℃／w。巨大的热阻差异表明普通型led元件只能在很小的输入功率条件下，才能正常地工作，而功率型元件的耗散功率可大到瓦级甚至更高。
3、降低led结温的途径有哪些？
a、减少led本身的热阻；
b、良好的二次散热机构；
c、减少led与二次散热机构安装介面之间的热阻；
d、控制额定输入功率;
e、降低环境温度
led的输入功率是元件热效应的唯一来源，能量的一部分变成了辐射光能，其�部分最终均变成了热，从而抬升了元件的温度。显然，减小led温升效应的主要方法，一是设法提高元件的电光转换效率（又称外量子效率），使尽可能多的输入功率转变成光能，另一个重要的途径是设法提高元件的热散失能力，使结温产生的热，通过各种途径散发到周围环境中去。
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