Qué limita la potencia de un LED típico

Question

Así, se pueden comprar LEDs de 20mW y se pueden comprar LEDs de 10W. ¿Cuáles son las diferencias de construcción entre ellos? ¿Es sólo la disipación de calor?

Si cogiera un LED de 5 mm y 20 mW, rectificara el plástico por la parte trasera (manteniendo el troquel intacto), y montara el metal del interior realmente bien en un sistema de eliminación de calor súper eficaz, ¿podría hacerlo funcionar a 10 W de forma continua?

Answer 1

Sólo en lo que respecta a la disipación, el diamante es probablemente la dirección que tomarán las cosas a corto plazo con los LED. La conductividad térmica del diamante (normalmente tratada por el modelo de fonones para las vibraciones de la red) es de aproximadamente \$2200\:\frac{\textrm{W}}{\textrm{m}\cdot \textrm{K}}\$ -- que es muchas veces el del cobre o cualquier otro metal a temperaturas y presiones ordinarias y cien veces más bueno que el zafiro.

Busque DIW (obleas de islas de diamante), CVD (deposición continua de vapor) y DLC (carbono similar al diamante) para tener una idea de dónde están las cosas actualmente, sospecho.

Además, las licencias para los LED de alta luminosidad son extremadamente estrechas/estrechas. Unas pocas empresas son propietarias de la propiedad intelectual clave (el fósforo YAG de Nichia, por ejemplo) y están cerrando las cosas con bastante fuerza, ahora mismo. (Trabajé en OSRAM durante un tiempo. Como sé cómo desarrollar y fabricar nuevos fósforos en cámaras de cuarzo calentadas, y tengo amplios conjuntos de datos sobre los últimos 50 años de estudios y desarrollo de fósforos, he considerado volver a este negocio... pero las barreras son altas y necesitaría los socios adecuados).

Pero como dice el viejo refrán, "es tan fuerte como su eslabón más débil", el transporte de calor sólo es tan bueno como el conductor más pobre de la cadena. Así que hay que unir una buena conducción con una buena conducción o todo el asunto se desmorona. E incluso con el diamante, el eslabón más débil seguirá estando justo en el propio GaN que genera la luz. Así que es posible que los diseños novedosos tengan que trabajar con estructuras reticulares emisoras "similares a las del diamante". Estoy deseando ver ese desarrollo.

Answer 2

Como dices, la especificación de la corriente máxima depende sobre todo del calor que puedan disipar la matriz y el paquete. Ten en cuenta que, en el caso de los LEDs de alta potencia, es necesario un disipador de calor para que funcionen a plena corriente.

Si se monta una matriz de LED de 20 mW en algo que pueda transportar mucho calor, probablemente se podría hacer funcionar a más de 20 mW. Sin embargo, hay límites de transferencia de calor en la propia matriz. Esto significa que incluso si se mantiene una superficie del chip a una temperatura fija, a cierto nivel de potencia otras partes del chip se calentarán demasiado.

Además, la construcción general sólo servirá hasta cierta corriente. Con el tiempo habrá fallos como la fusión de los cables de unión.