LED টিউব তাপ অপচয়

LED টিউব তাপ অপচয়

লোকেরা এলইডি -র তাপ অপচয়ের দিকে বেশি বেশি মনোযোগ দেয়। এর কারণ হল LEDs এর হালকা ক্ষয় বা তাদের জীবনকাল সরাসরি তার জংশনের তাপমাত্রার সাথে সম্পর্কিত। 10 ডিগ্রি সেলসিয়াস হ্রাস করলে জীবন 2 গুণ বৃদ্ধি পাবে। ক্রি (চিত্র 1) দ্বারা প্রকাশিত হালকা ক্ষয় এবং জংশনের তাপমাত্রার মধ্যে সম্পর্ক থেকে এটি দেখা যায় যে যদি জংশনের তাপমাত্রা 65 ডিগ্রি সেলসিয়াসে নিয়ন্ত্রণ করা যায়, তবে 70% পর্যন্ত হালকা ক্ষয়ক্ষতির আয়ু 100,000 ঘন্টা পর্যন্ত হতে পারে! এই যে দীর্ঘায়ু মানুষ স্বপ্ন, কিন্তু এটা সত্যিই অর্জন করা যাবে? হ্যাঁ, যতক্ষণ পর্যন্ত তাপ অপচয় সমস্যাটি গুরুত্ব সহকারে মোকাবেলা করা যায়, এটি করা সম্ভব! দুর্ভাগ্যবশত, এলইডি লাইটের প্রকৃত তাপ অপচয় এই প্রয়োজন থেকে অনেক দূরে! ফলস্বরূপ, এলইডি টিউবের জীবন তার কর্মক্ষমতাকে প্রভাবিত করে একটি বড় সমস্যা হয়ে দাঁড়িয়েছে, তাই এটি অবশ্যই গুরুত্ব সহকারে নেওয়া উচিত!

চিত্র 1. হালকা ক্ষয় এবং জংশনের তাপমাত্রার মধ্যে সম্পর্ক

তদুপরি, এলইডি টিউবের জংশনের তাপমাত্রা কেবল দীর্ঘমেয়াদী জীবনকেই প্রভাবিত করে না, বরং স্বল্পমেয়াদী উজ্জ্বল দক্ষতাকেও সরাসরি প্রভাবিত করে। উদাহরণস্বরূপ, ক্রি' এর XLamp7090XR-E এর উজ্জ্বল আউটপুট এবং জংশন তাপমাত্রার মধ্যে সম্পর্ক চিত্র 2 এ দেখানো হয়েছে।

চিত্র 2. জংশনের তাপমাত্রা এবং আলো নির্গমনের মধ্যে সম্পর্ক

যদি 25 ডিগ্রী একটি জংশন তাপমাত্রায় luminescence 100%হয়, তারপর যখন জংশন তাপমাত্রা 60 ডিগ্রী বেড়ে যায়, luminescence মাত্র 90%হবে; যখন জংশনের তাপমাত্রা 100 ডিগ্রী হয়, এটি 80%এ নেমে আসবে; 140 ডিগ্রীতে, এটি মাত্র 70%হবে। এটা দেখা যায় যে তাপ অপচয় উন্নত করা এবং জংশনের তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ করা খুবই গুরুত্বপূর্ণ।

উপরন্তু, LED এর তাপ তার বর্ণালী সরানোর কারণ হবে; রঙের তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়; ফরওয়ার্ড কারেন্ট বৃদ্ধি পায় (যখন ধ্রুব ভোল্টেজ দিয়ে বিদ্যুৎ সরবরাহ করা হয়); বিপরীত স্রোতও বৃদ্ধি পায়; তাপ চাপ বৃদ্ধি; ফসফার ইপক্সি রজন বার্ধক্যকে ত্বরান্বিত করে, ইত্যাদি বিভিন্ন সমস্যা আছে, তাই LED এর তাপ অপচয় LED টিউবের নকশায় সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ সমস্যা।

LED চিপের তাপ অপচয়ের প্রথম অংশ

1. জংশনের তাপমাত্রা কিভাবে উৎপন্ন হয়

এলইডি গরম হওয়ার কারণ হল কারণ যোগ করা বৈদ্যুতিক শক্তি সবই হালকা শক্তিতে রূপান্তরিত হয় না, কিন্তু এর কিছু অংশ তাপ শক্তিতে রূপান্তরিত হয়। LED এর উজ্জ্বল দক্ষতা বর্তমানে মাত্র 100lm/W, এবং এর ইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল রূপান্তর দক্ষতা মাত্র 20-30%। অন্য কথায়, বৈদ্যুতিক শক্তির প্রায় 70% তাপে পরিণত হয়।

বিশেষ করে, এলইডি জংশনের তাপমাত্রা দুটি কারণে হয়।

1. অভ্যন্তরীণ কোয়ান্টাম দক্ষতা বেশি নয়, অর্থাৎ, যখন ইলেকট্রন এবং গর্ত পুনরায় সংযুক্ত হয়, 100% ফোটন উৎপন্ন করা যায় না। এটিকে সাধারণত" বর্তমান ফুটো" যা পিএন অঞ্চলে বাহকদের পুনর্গঠনের হার হ্রাস করে। ভোল্টেজ দ্বারা গুণিত ফুটো কারেন্ট হল এই অংশের শক্তি, যা তাপ শক্তিতে রূপান্তরিত হয়, কিন্তু এই অংশটি মূল উপাদানটির জন্য দায়ী নয়, কারণ অভ্যন্তরীণ ফোটন দক্ষতা এখন 90%এর কাছাকাছি।

2. অভ্যন্তরীণভাবে উৎপন্ন ফোটনগুলি চিপের বাইরের দিকে নির্গত হতে পারে না এবং অবশেষে তাপে রূপান্তরিত হয়। এই অংশটি প্রধান, কারণ বর্তমানে, তথাকথিত বহিরাগত কোয়ান্টাম দক্ষতা মাত্র 30%, এবং তাদের অধিকাংশই তাপে রূপান্তরিত হয়।

যদিও ভাস্বর প্রদীপের উজ্জ্বল দক্ষতা খুব কম, শুধুমাত্র 15lm/W, এটি প্রায় সমস্ত বৈদ্যুতিক শক্তিকে হালকা শক্তিতে রূপান্তরিত করে এবং এটি বিকিরণ করে। যেহেতু বেশিরভাগ উজ্জ্বল শক্তি ইনফ্রারেড, আলোর দক্ষতা খুব কম, তবে এটি তাপ অপচয়ের সমস্যা করে না।

2. LED টিউব থেকে LED চিপ থেকে নিচের প্লেটে তাপ অপচয়

এলইডি চিপের বৈশিষ্ট্য হল এটি খুব অল্প পরিমাণে অত্যন্ত উচ্চ তাপ উৎপন্ন করে। LED এর তাপ ক্ষমতা খুব ছোট, তাই তাপ দ্রুততম গতিতে সঞ্চালিত হতে হবে, অন্যথায় এটি একটি উচ্চ জংশন তাপমাত্রা তৈরি করবে। চিপ থেকে যতটা সম্ভব তাপ বের করার জন্য, LED চিপের কাঠামোতে অনেক উন্নতি করা হয়েছে।

LED চিপ নিজেই তাপ অপচয় উন্নত করার জন্য, প্রধান উন্নতি ভাল তাপ পরিবাহিত সঙ্গে একটি স্তর উপাদান ব্যবহার করা হয়। প্রারম্ভিক LEDs শুধুমাত্র স্তর হিসাবে Si সিলিকন ব্যবহার। পরবর্তীতে এটি স্তর হিসেবে নীলা রূপান্তরিত হয়। যাইহোক, নীলা স্তরটির তাপ পরিবাহিতা খুব ভাল নয় (প্রায় 25W/(mK) 100 ° C)। স্তরের তাপ অপচয় উন্নত করার জন্য, ক্রি একটি সিলিকন কার্বাইড সাবস্ট্রেট ব্যবহার করে যার তাপ পরিবাহিতা (490W/() mK)) নীলা থেকে প্রায় 20 গুণ বেশি। এবং নীলকান্তমণিকে স্ফটিককে শক্ত করতে রৌপ্য আঠা ব্যবহার করতে হবে, এবং রূপালী আঠার তাপ সঞ্চালনও খুব খারাপ। সিলিকন কার্বাইডের একমাত্র অসুবিধা হল এটি বেশি ব্যয়বহুল। বর্তমানে, শুধুমাত্র ক্রি সিলিকন কার্বাইড সাবস্ট্রেট সহ এলইডি উৎপাদন করে।

চিত্র 3. নীলকান্তমণি এবং সিলিকন কার্বাইড স্তরের স্তরের LED কাঠামো

স্তর হিসাবে সিলিকন কার্বাইড ব্যবহার করার পর, এটি প্রকৃতপক্ষে তার তাপ অপচয়কে ব্যাপকভাবে উন্নত করতে পারে, কিন্তু এর খরচ খুব বেশি এবং এর পেটেন্ট সুরক্ষা রয়েছে। সম্প্রতি, দেশীয় নির্মাতারা সিলিকন উপকরণগুলি স্তর হিসাবে ব্যবহার শুরু করেছে। কারণ সিলিকন সাবস্ট্রেট পেটেন্ট দ্বারা সীমাবদ্ধ নয়। এবং কর্মক্ষমতা নীলা থেকে ভাল। একমাত্র সমস্যা হল যে GaN এর সম্প্রসারণ সহগ সিলিকনের থেকে খুব আলাদা এবং এটি ক্র্যাকিংয়ের প্রবণ। সমাধান হল একটি বাফার হিসাবে মাঝখানে অ্যালুমিনিয়াম নাইট্রাইড (AlN) এর একটি স্তর যোগ করা।

স্তর উপাদান তাপ পরিবাহিতা W/(m · K) সম্প্রসারণ সহগ (x10E-6) স্থায়িত্ব তাপ পরিবাহিতা খরচ ESD (antistatic)

সিলিকন কার্বাইড (SiC) 490-1.4 ভাল উচ্চ ভাল

নীলা (Al2O3) 461.9 সাধারণত SiC এর 1/10

সিলিকন (Si) 1505-20 ভাল, 1/10 নীলকান্তমণি ভাল

এলইডি চিপ প্যাকেজ করার পরে, চিপ থেকে পিন পর্যন্ত তাপ প্রতিরোধের প্রয়োগের মধ্যে সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ তাপ প্রতিরোধ। সাধারণভাবে বলতে গেলে, চিপের জংশন ক্ষেত্রের আকার তাপ অপচয়ের মূল চাবিকাঠি। বিভিন্ন রেট করা ক্ষমতার জন্য, সংশ্লিষ্ট মাপের প্রয়োজন। জংশন এলাকা। এটি একটি ভিন্ন তাপ প্রতিরোধের হিসাবেও প্রকাশ পায়। বিভিন্ন ধরণের এলইডির তাপ প্রতিরোধ নিম্নরূপ:

টাইপ স্ট্র হ্যাট টিউব পিরানহা 1W সারফেস গ্লো

তাপ প্রতিরোধের ওকে/W150-200508-155

প্রাথমিকভাবে এলইডি চিপগুলি চিপের বাইরে প্রধানত দুটি ধাতব ইলেক্ট্রোড দ্বারা পরিচালিত হয়েছিল, সবচেয়ে সাধারণ একটিকে বলা হয়েছিল ф5 বা F5