在LED工(gōng)作時,可(kě)存在以下五種情況促使結溫不同程度的上升:
一、元件(jiàn)不良的電極結構,視窗(chuāng)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(xiàng)互壘加,構成LED元件(jiàn)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(cóng)而産生(shēng)焦耳熱,引緻芯片溫度或結溫的升高。
二、由于P—N結不可(kě)能極端完美,元件(jiàn)的注人(rén)效率不會達到100%,也即是說(shuō),在LED工(gōng)作時除P區向N區注入電荷(空穴)外,N區也會向P區注人(rén)電荷(電子),一般情況下,後一類的電荷注人(rén)不會産生(shēng)光(guāng)電效應,而以發熱的形式消耗掉了。即使有用的那部分(fēn)注入電荷,也不會全部變成光(guāng),有一部分(fēn)與結區的雜質或缺陷相(xiàng)結合,較終也會變成熱。
三、實踐證明,出光(guāng)效率的限制是導緻LED結溫升高的主要原因。目前,先進的材料生(shēng)長與元件(jiàn)制造工(gōng)藝已能使LED極大(dà)多數輸入電能轉換成光(guāng)輻射能,然而由于LED芯片材料與周圍介質相(xiàng)比,具有大(dà)得(de)多的折射係數,緻使芯片内部産生(shēng)的極大(dà)部分(fēn)光(guāng)子(>90%)無法順利地溢出介面,而在芯片與介質介面産生(shēng)全反射,返回芯片内部并通過多次内部反射較終被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。
四、顯然,LED元件(jiàn)的熱散失能力是決定結溫高低的又一個關鍵條件(jiàn)。散熱能力強時,結溫下降,反之,散熱能力差時結溫将上升。由于環氧膠是低熱導材料,因此P—N結處産生(shēng)的熱量很難通過透明環氧向上散發到環境中去(qù),大(dà)部分(fēn)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(xiàng)關材料的導熱能力将直接影(yǐng)響元件(jiàn)的熱散失效率。一個普通型的LED,從(cóng)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(jiàn),其總熱阻約爲15到30℃/w。巨大(dà)的熱阻差異表明普通型LED元件(jiàn)隻能在很小的輸入功率條件(jiàn)下,才能正常地工(gōng)作,而功率型元件(jiàn)的耗散功率可(kě)大(dà)到瓦級甚至更高。