中心議題：

• LED結溫及其降低方法

解決方案：

• 減少LED本身的熱阻
• 減少LED與二次散熱機構安裝介麵之間的熱阻
• 控製額定輸入功率

1、什麼是LED的結溫?

LED的基本結構是一個LED照明的P—N結。實驗指出，當電流流過LED元件時，P—N結的溫度將上升，嚴格意義上說，就把P—N結區的溫度定義為LED的結溫。通常由於元件芯片均具有很小的尺寸
，因此我們也可把LED芯片的溫度視之為結溫。

2
、產生LED結溫的原因有哪些?

在LED工作時，可存在以下五種情況促使結溫不同程度的上升：

A
、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。

B
、由於P—N結不可能極端完美，元件的注人效率不會達到100%，也即是說，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(yi)般(ban)情(qing)況(kuang)下(xia)，後(hou)一(yi)類(lei)的(de)電(dian)荷(he)注(zhu)人(ren)不(bu)會(hui)產(chan)生(sheng)光(guang)電(dian)效(xiao)應(ying)，而(er)以(yi)發(fa)熱(re)的(de)形(xing)式(shi)消(xiao)耗(hao)掉(diao)了(le)。即(ji)使(shi)有(you)用(yong)的(de)那(na)部(bu)分(fen)注(zhu)入(ru)電(dian)荷(he)，也(ye)不(bu)會(hui)全(quan)部(bu)變(bian)成(cheng)光(guang)，有(you)一(yi)部(bu)分(fen)與(yu)結(jie)區(qu)的(de)雜(za)質(zhi)或(huo)缺(que)陷(xian)相(xiang)結(jie)合(he)，最(zui)終(zhong)也(ye)會(hui)變(bian)成(cheng)熱(re)。

C、實踐證明
，出光效率的限製是導致LED結溫升高的主要原因。目前，先進的材料生長與元件製造工藝已能使LED極大多數輸入電能轉換成光輻射能
，然而由於LED芯片材料與周圍介質相比，具有大得多的折射係數，致使芯片內部產生的極大部分光子(>90%)無(wu)法(fa)順(shun)利(li)地(di)溢(yi)出(chu)介(jie)麵(mian)，而(er)在(zai)芯(xin)片(pian)與(yu)介(jie)質(zhi)介(jie)麵(mian)產(chan)生(sheng)全(quan)反(fan)射(she)，返(fan)回(hui)芯(xin)片(pian)內(nei)部(bu)並(bing)通(tong)過(guo)多(duo)次(ci)內(nei)部(bu)反(fan)射(she)最(zui)終(zhong)被(bei)芯(xin)片(pian)材(cai)料(liao)或(huo)襯(chen)底(di)吸(xi)收(shou)，並(bing)以(yi)晶(jing)格(ge)振(zhen)動(dong)的(de)形(xing)式(shi)變(bian)成(cheng)熱(re)，促(cu)使(shi)結(jie)溫(wen)升(sheng)高(gao)。

D、顯然，LED元yuan件jian的de熱re散san失shi能neng力li是shi決jue定ding結jie溫wen高gao低di的de又you一yi個ge關guan鍵jian條tiao件jian。散san熱re能neng力li強qiang時shi
，結jie溫wen下xia降jiang，反fan之zhi
，散san熱re能neng力li差cha時shi結jie溫wen將jiang上shang升sheng。由you於yu環huan氧yang膠jiao是shi低di熱re導dao材cai料liao，因yin此ciP—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。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，對於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元件隻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。

3、降低LED結溫的途徑有哪些?

A、減少LED本身的熱阻;

B、良好的二次散熱機構;

C、減少LED與二次散熱機構安裝介麵之間的熱阻;

D、控製額定輸入功率;

E、降低環境溫度

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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
，其餘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)
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