LED熱量的產(chǎn)生如何防止和降低，LED的IC選擇幾點(diǎn)小竅門(mén)

　　LED熱量防止與降低：

　　與傳統光源一樣，半導體發(fā)光二極管（LED）在工作期間也會(huì )產(chǎn)生熱量，其多少取決于整體的發(fā)光效率。在外加電能量作用下，電子和空穴的輻射復合發(fā)生電致發(fā)光，在P-N結附近輻射出來(lái)的光還需經(jīng)過(guò)芯片（chip）本身的半導體介質(zhì)和封裝介質(zhì)才能抵達外界（空氣）。綜合電流注入效率、輻射發(fā)光量子效率、芯片外部光取出效率等，最終大概只有30-40%的輸入電能轉化為光能，其鷂60-70%的能量主要以非輻射復合發(fā)生的點(diǎn)陣振動(dòng)的形式轉化熱能。

　　而芯片溫度的升高，則會(huì )增強非輻射復合，進(jìn)一步消弱發(fā)光效率。因為，人們主觀(guān)上認為大功率 LED 沒(méi)有熱量，事實(shí)上確有。大量的熱，以至于在使用過(guò)程中發(fā)生問(wèn)題。加上很多初次使用大功率LED 的人，對熱問(wèn)題又不懂如何有效地解決，使得產(chǎn)品可靠性成為主要問(wèn)題。那么， LED 究竟有沒(méi)有熱量產(chǎn)生呢？能產(chǎn)生多少熱量呢？LED 產(chǎn)生的熱量究竟有多大？

　　LED 在正向電壓下，電子從電源獲得能量，在電場(chǎng)的驅動(dòng)下，克服PN 結的電場(chǎng)，由N 區躍遷到P 區，這些電子與P 區的空穴發(fā)生復合。由于漂移到P 區的自由電子具有高于P 區價(jià)電子的能量，復合時(shí)電子回到低能量態(tài)，多鷂的能量以光子的形式放出。發(fā)出光子的波長(cháng)與能量差 Eg 相關(guān)?？梢?jiàn)，發(fā)光區主要在PN 結附近，發(fā)光是由于電子與空穴復合釋放能量的結果。一脞半導體二極體，電子在進(jìn)入半導體區到離開(kāi)半導體區的全部路程中，都會(huì )遇到電阻。簡(jiǎn)單地從原理上看，半導體二極體的物理結構簡(jiǎn)單地從原理上看，半導體二極體的物理結構源負極發(fā)出的電子和回到正極的電子數是相等的。普通的二極體，在發(fā)生電子-空穴對的復合是，由于能級差Eg的因素，釋放的光子光譜不在可見(jiàn)光范圍內。

　　電子在二極體內部的路途中，都會(huì )因電阻的存在而消耗功率。所消耗的功率符合電子學(xué)的基本定律：

　　P =I2 R =I2（RN ++RP ）+IVTH

　　式中：RN 是N 區體電阻，RP 是P 區體電阻。

　　消耗的功率產(chǎn)生的熱量為：

　　Q = Pt

　　式中：t 為二極體通電的時(shí)間。

　　本質(zhì)上，LED 依然是一個(gè)半導體二極體。因此，LED 在正向工作時(shí)，它的工作過(guò)程符合上面的描述。它所它所消耗的電功率為：

　　P LED = U LED &TImes; I LED

　　式中：U LED 是LED 光源兩端的正向電壓

　　I LED 是流過(guò)LED 的電流。

　　這些消耗的電功率轉化為熱量放出：

　　Q=P LED &TImes; t

　　式中：t 為通電時(shí)間

　　實(shí)際上，電子在P 區與空穴復合時(shí)釋放的能量，并不是由外電源直接提供的，而是由于該電子在N 區時(shí)，在沒(méi)有外電場(chǎng)時(shí)，它的能級就比P 區的價(jià)電子能級高出Eg。當它到達P 區后，與空穴復合而成為P 區的價(jià)電子時(shí)，它就會(huì )釋放出這？N多的能量。Eg 的大小是由材料本身決定的，與外電場(chǎng)無(wú)關(guān)。外電源對電子的作用只是推動(dòng)它做定向移動(dòng)，并克服PN 結的作用。

　　LED 的產(chǎn)熱量與光效無(wú)關(guān)。不存在百分之幾的電功率產(chǎn)生光，其鷂百分之幾的電功率產(chǎn)生熱的關(guān)系。透過(guò)對大功率LED熱的產(chǎn)生、熱阻、結溫概念的理解和理論公式的推導及熱阻測量，我們可以研究大功率LED的實(shí)際封裝設計、評估和產(chǎn)品應用。需要說(shuō)明的是熱量管理是在LED產(chǎn)品的發(fā)光效率不高的現階段的關(guān)鍵問(wèn)題，從根本上提高發(fā)光效率以減少熱能的產(chǎn)生才是釜底抽薪之舉，這需要芯片制造、LED封裝及應用產(chǎn)品開(kāi)發(fā)各環(huán)節技術(shù)的進(jìn)步。

　　LED的IC驅動(dòng)要怎樣選擇？

　　隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展， LED的功率在不斷提高，然而成本卻在不斷降低，采用低成本、高可靠性的驅動(dòng)電路才是保證超高亮度LED具有持久亮度的關(guān)鍵。根據高亮度LED大功率恒流驅動(dòng)的特點(diǎn)，很多公司都推出了高亮度LED的專(zhuān)用驅動(dòng)控制芯片，這些生產(chǎn)LED驅動(dòng)IC的廠(chǎng)商包括Melexis、lnfinton（英飛凌

　　隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展， LED的功率在不斷提高，然而成本卻在不斷降低，采用低成本、高可靠性的驅動(dòng)電路才是保證超高亮度LED具有持久亮度的關(guān)鍵。根據高亮度LED大功率恒流驅動(dòng)的特點(diǎn)，很多公司都推出了高亮度LED的專(zhuān)用驅動(dòng)控制芯片，這些生產(chǎn)LED驅動(dòng)IC的廠(chǎng)商包括Melexis、lnfinton（英飛凌）、Lienear Technology（凌力爾特）、Supenex Inc、Analog Devices（ADI）、通嘉科技（Leadtrend）、安茂微電子（AME），華潤矽威等等。

　　與傳統的照明燈相比，超高亮LED具有壽命長(cháng)、可靠耐用、維護費用極為低的特點(diǎn)。目前的LED高效率現在已經(jīng)可以達到201m/w以上。由于LED響應速度快（ns級），在汽車(chē)上安裝高位LED剎車(chē)燈，可以減少汽車(chē)追尾事故的發(fā)生。盡管超高亮LED具有許多優(yōu)點(diǎn)，但目前仍存在LED功率一般在5W以下，還沒(méi)有出現， 更大功率的LED還很難成為照明的首選產(chǎn)品。同時(shí)還要考慮高功率LED需要考慮散熱問(wèn)題，結溫過(guò)高會(huì )直接影響LED的壽命，并且會(huì )增大LED的光衰，情況嚴重的會(huì )將LED燒壞。除了以上的問(wèn)題，雖然LED目前已被大多數人看好，但其高昂的價(jià)格難以被消費者接受。并且光有一顆好體質(zhì)的超高亮LED并不能解決所有問(wèn)題，選擇適當的驅動(dòng)芯片也有利于超高亮LED的普及與推廣。

　　LED業(yè)界有人發(fā)現，采用恒壓源驅動(dòng)不能保證LED亮度的一致性，并且影響LED的可靠性、壽命和光衰。因此，超高亮LED通常采用恒流源驅動(dòng)。恒流電源可消除正向電壓變化所導致的電流變化。因此可產(chǎn)生恒定的LED亮度，無(wú)論正向電流如何變化。產(chǎn)生恒流電源很容易。只需要調整通過(guò)電流檢測電阻器的電壓，而不用調整電源的輸出電壓。以當前主要大功率IED驅動(dòng)控制芯片性能比較，在應用大功率IED驅動(dòng)控制芯片時(shí)，可以依據不同的應用場(chǎng)合進(jìn)行選擇：

　　1、當需要較高功率時(shí)可選擇功率器件沒(méi)有整合在芯片內的控制器，這樣就可以按照實(shí)際的功率需求單獨選擇功率器件。

　　2、當需要較高的變換效率時(shí)，如便攜式設備等，可選擇開(kāi)關(guān)電源類(lèi)的驅動(dòng)電路。

　　3、當應用在可靠性高的設備中，可選擇具有溫度保護、故障報警等控制功能全面的芯片。