FAQ по светодиодам

Природа нагрева твердотельных источников света совершенно другая. В полупроводниковых приборах (не только светодиодах) имеют место быть термоэлектрические явления, в частности, эффект Пельтье. При прохождении тока через границу разных проводников/полупроводников выделяется тепло. При этом тепло не излучается в виде инфракрасного излучения – оно выделяется ВНУТРИ кристалла. Светодиоды вообще характеризуются узким спектром излучения, не связанным с нагревом. В инфракрасном спектре светодиоды практически не излучают (мизерное излучение все же происходит, но не от кристалла, а от нагретых металлических частей светодиода). Фотоны испускаются светодиодным кристаллом в результате электронно-дырочной рекомбинации, они частично «уходят» сквозь линзу в самостоятельное путешествие по окружающему миру. А частично «бомбардируют» подложку кристалла, дополнительно вызывая ее нагрев. Поскольку кристалл находится под линзой, речи о конвекции быть не может. Т.е. из трех способов теплоотвода: излучения, конвекции и теплопроводности для светодиодных источников света имеет актуальность только третий.
Ведь они же не греются… Выше мы уже говорили, что предположение о том, что светодиоды не нагреваются – не более, чем заблуждение. Да, действительно, на ощупь маломощные светодиоды совершенно не нагреваются. Что и неудивительно. Поскольку тепло не уходит во все стороны, как в случае с лампой накаливания, а… кстати, а куда же оно девается? Этот вопрос рассмотрим в следующем параграфе, а сейчас проанализируем, зачем вообще нужен отвод тепла от светодиодов. Ну, греются, ну и что в этом плохого?



Плохо то, что характеристики светодиодов очень сильно зависят от температуры. Чем выше температура нагрева светодиодного кристалла, тем:
• больше скорость деградации полупроводникового перехода и, соответственно, быстрее происходит старение светодиода, уменьшается срок эксплуатации;
• больше вероятность теплового пробоя светодиода. Для современных светодиодов тепловой пробой наступает при температуре около 150°С. Вариации зависят от применяемых материалов;
• меньше величина светового потока. Существуют зависимости, выражаемые кривыми, величины светового потока от температуры кристалла;
• больше прямое падение напряжения.

Приведенных причин с лихвой достаточно, чтобы всерьез взяться за задачу охлаждения светодиодов. Кстати «охлаждение светодиодов» - термин не корректный для подавляющего числа случаев. Правильнее говорить – отвод тепла.
Из полупроводникового кристалла на подложке, корпуса с контактными выводами и оптической системы. Современные светодиоды мало похожи на первые корпусные светодиоды, применявшиеся для индикации. Конструкция мощного светодиода серии Luxeon, выпускаемой компанией Lumileds, схематически изображена на рисунке.

Строение светодиода, питание светодиодов, светодиоды фонарик, диод

Светодиод — это полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток непосредственно в световое излучение.
Кстати, по-английски светодиод называется light emitting diode, или LED.