眾所周知,LED電子大屏幕是由成千上萬顆燈珠封裝而成的,但LED燈結溫除了LED行業的專業人士知道外,大部分人是不清楚的。下面由迷你光電led顯示屏廠家簡單介紹LED電子大屏幕的燈珠五大結溫原因及解決方法。
LED的基本結構是一個半導體的P-N結。當電流經過LED元件時,P-N結的溫度就會上升,此時我們就把P-N結區的溫度定義為LED結溫。由于元件的芯片尺寸很小,因此也可以說LED芯片的溫度就是結溫。
1、實踐證明,出光效率的限制是導致LED結溫升高的主要原因。雖說先進的材料生長與元件制造工藝可以使LED極大多數輸入電能轉換為光輻射能,但由于LED芯片材料與周圍介質具有大得多的折射系數,導致芯片內部產生極大部分光子(>90%)無法順利地溢出介面,而在芯片與介制介面生產全反射后,返回芯片內部并通過多次內部反射最終將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。
2、由于P-N結本身是有缺陷的,元件的注入效率不會達到100%,也就是說在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。
3、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。
4、顯然,LED元件的熱散能力是決定結溫高低的又一個關鍵條件。如果散熱能力強,那么結溫下降,相反,如果散熱能力那么結溫將上升。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。
5、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。
那么如何解決LED電子大屏幕燈珠結溫呢?可以通過以下的方法來解決。
1、減少LED本身的熱阻;
2、良好的二次散熱機構;
3、減少LED與二次散熱機構安裝介面之間的熱阻;
4、控制額定輸入功率;
5、降低環境溫度
總而言之,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,其余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。