led的熱量是如何產(chǎn)生的

   LED在正向電壓下，電子從電源獲得能量，在電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下，克服PN結(jié)的電場(chǎng)，由N區(qū)躍遷到P區(qū)，這些電子與P區(qū)的空穴發(fā)生復(fù)合。由于漂移到P區(qū)的自由電子具有高于P區(qū)價(jià)電子的能量，復(fù)合時(shí)電子回到低能量態(tài)，多余的能量以光子的形式放出。發(fā)出光子的波長(zhǎng)與能量差Eg相關(guān)。可見，發(fā)光區(qū)主要在PN結(jié)附近，發(fā)光是由于電子與空穴復(fù)合釋放能量的結(jié)果。一隻半導(dǎo)體二極體，電子在進(jìn)入半導(dǎo)體區(qū)到離開半導(dǎo)體區(qū)的全部路程中，都會(huì)遇到電阻。簡(jiǎn)單地從原理上看，半導(dǎo)體二極體的物理結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單地從原理上看，半導(dǎo)體二極體的物理結(jié)構(gòu)源負(fù)極發(fā)出的電子和回到正極的電子數(shù)是相等的。普通的二極體，在發(fā)生電子-空穴對(duì)的復(fù)合是，由于能級(jí)差Eg的因素，釋放的光子光譜不在可見光范圍內(nèi)。

　　電子在二極體內(nèi)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=I2R=I2(RN++RP)+IVTH

　　式中：RN是N區(qū)體電阻

　　VTH是PN結(jié)的開啟電壓

　　RP是P區(qū)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依然是一只半導(dǎo)體二極體。因此，LED在正向工作時(shí)，它的工作過程符合上面的敘述。它所它所消耗的電功率為：

　　PLED=ULED×ILED

　　式中：ULED是led光源兩端的正向電壓:

　　ILED是流過LED的電流

　　這些消耗的電功率轉(zhuǎn)化為熱量放出:

　　Q=PLED×t

　　式中：t為通電時(shí)間

　　實(shí)際上，電子在P區(qū)與空穴復(fù)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(qū)時(shí)，在沒有外電場(chǎng)時(shí)，它的能級(jí)就比P區(qū)的價(jià)電子能級(jí)高出Eg。當(dāng)它到達(dá)P區(qū)后，與空穴復(fù)合而成為P區(qū)的價(jià)電子時(shí)，它就會(huì)釋放出這麼多的能量。Eg的大小是由材料本身決定的，與外電場(chǎng)無關(guān)。外電源對(duì)電子的作用只是推動(dòng)它做定向移動(dòng)，并克服PN結(jié)的作用。

　　LED的產(chǎn)熱量與光效無關(guān)；不存在百分之幾的電功率產(chǎn)生光，其余百分之幾的電功率產(chǎn)生熱的關(guān)係。透過對(duì)大功率LED熱的產(chǎn)生、熱阻、結(jié)溫概念的理解和理論公式的推導(dǎo)及熱阻測(cè)量，我們可以研究大功率LED的實(shí)際封裝設(shè)計(jì)、評(píng)估和產(chǎn)品應(yīng)用。需要說明的是熱量管理是在LED產(chǎn)品的發(fā)光效率不高的現(xiàn)階段的關(guān)鍵問題，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(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)各環(huán)節(jié)技術(shù)的進(jìn)步。