Ad alta potenza, diodi emettitori di luce sono buone abbastanza per essere efficienti, affidabili fonti di illuminazione che può durare molto più lungamente di altre fonti luminose. Ma la loro efficienza, l'affidabilità e la durata possono essere drasticamente ridotte se si surriscaldano. Per questo motivo, produttore di illuminazione a LED di qualità messo sforzo significativo nella gestione termica.
Come LED fare luce
LED, come chip di computer, sono costituiti da cristalli semiconduttori. La disposizione ordinata degli atomi limita l'energia degli elettroni nel cristallo. Gli elettroni possono avere energia bassa o ad alta energia, una differenza di energia chiamata il bandgap. Da stratificazione due leggermente diversi cristalli semiconduttori uno accanto a altro, i livelli di energia in regioni limitrofe sono spostati. Quando corrente spinge gli elettroni da una regione a altra, gli elettroni guadagno energia, che si arrendono restituendo a livello energetico ed emissione di luce. La lunghezza d'onda della luce è determinata dalla banda proibita del semiconduttore.
Quale LED mantiene da emissione di luce
Quando i LED avere spinto allo stato energetico più elevato, ci sono altri modi che possono perdere la loro energia. Possono imbattersi in altri elettroni e dare energia nella collisione o possono ottenere bloccati da atomi di contaminante nel cristallo. In sostanza, perché le proprietà del LED sono stabilite tramite la disposizione ordinata degli atomi nel cristallo, tutto ciò che interrompe l'ordine degli atomi può perturbare il processo di emettitori di luce.
Riscaldare le cose
Il calore è una misura del movimento interno all'interno di un oggetto - come vigorosamente gli atomi all'interno di un solido sono vibranti. Maggiore calore, più è probabile che collisioni avrà luogo, come gli atomi vibranti sono leggermente fuori posizione. Quanto più collisioni avvengono, alcuni degli elettroni che sarebbero altrimenti emettono luce non sarà disponibile. Produttori di LED specificano una temperatura di giunzione per i loro dispositivi. La temperatura di giunzione è il diritto di temperatura locale nel quartiere dell'interfaccia tra i due diversi strati di materiale semiconduttore. Produttori anche specificano l'emissione luminosa dei loro dispositivi, ma l'uscita è di solito misurato alle temperature molto più basse. Una tipica temperatura massima è 150 gradi Celsius, mentre l'intensità luminosa è spesso specificata a 25 gradi Celsius. Un dispositivo caldo emette meno luce rispetto a un dispositivo di raffreddamento.
Degradazione termica a lungo termine
Resistenza elettrica è una misura del grado di collisioni elettroni subiscono mentre viaggiano attraverso un materiale--il più collisioni, maggiore resistenza e maggiore sarà la temperatura. Per rendere le cose ancora peggio, come la temperatura sale, la resistenza va in su, a partire di una spirale di crescente calore e aumentando la resistenza. Lussazioni o difetti all'interno del cristallo sono centri di alta resistenza, che significa che si riscaldano. Quando abbastanza calore viene generato in un piccolo spazio, la struttura di cristallo è danneggiato, allargando la regione difettosa; di conseguenza, le regioni più difettose, i pochi elettroni sono disponibili per emettere luce. Così un dispositivo che è stato operato a temperature vicino o sopra la temperatura di giunzione massima ha un'emissione di luce inferiore, anche se più tardi avviene a temperature più basse.
Altri effetti
Si scopre che il rosso o giallo LED sono più soggetti a degradazione termica di blu o verde. Così un LED bianco surriscaldato che è costruito in colore diverso singolo LED - spesso rosso, verde e blu - sposta il suo colore, diventando più "blu" come la quantità di rosso va giù. Un altro tipo di LED bianco produce il suo colore finale mettendo luce blu in un rivestimento di fosforo giallo. Parte della luce blu viene assorbita dal rivestimento di fosforo, che emette luce gialla che si fonde con il blu per rendere bianco. Analogamente ai danni di cristallo ad alta temperatura, il fosforo subisce danni chimici a temperature elevate. Il fosforo danneggiato non mette fuori tanta luce, così la luce si sposta il colore verso l'estremità blu dello spettro.