لماذا ترتفع درجة حرارة حبة مصباح LED؟

السبب وراء توليد حبيبات مصابيح LED للحرارة هو أن الطاقة الكهربائية المضافة لا تتحول بالكامل إلى طاقة ضوئية، بل يتحول جزء منها إلى طاقة حرارية. إذا كانت كفاءة الإضاءة لمصباح LED تبلغ 100 لومن/واط، فإن كفاءة التحويل الكهروضوئي لا تتجاوز حوالي 20 ~ 30%. بعبارة أخرى، يتحول حوالي 70% من الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية.

وعلى وجه التحديد، تنجم درجة حرارة الوصلة في حبيبات مصابيح LED عن عاملين هما:

1. الكفاءة الكمومية الداخلية ليست عالية، أي أنه عندما تتحد الإلكترونات والثغرات، فإنها لا تستطيع إنتاج 100% من الفوتونات. ويُطلق على هذه الظاهرة عادةً اسم "تسرب التيار"، وهو ما يقلل من معدل إعادة تجميع حاملات الشحنة في منطقة PN. ويُعد تيار التسرب مضروبًا في الجهد هو الطاقة الناتجة عن هذا الجزء، أي أنه يتحول إلى طاقة حرارية، لكن هذا الجزء لا يمثل المكون الرئيسي، لأن كفاءة الفوتونات الداخلية تقترب حاليًا من 90%.

2. لا يمكن أن تنبعث جميع الفوتونات الداخلية إلى خارج الرقاقة لتتحول في النهاية إلى حرارة. وهذا هو السبب الرئيسي، لأن ما يُسمى بـ«الكفاءة الكمومية الخارجية» لا تتجاوز حاليًا حوالي 30%، ويتم تحويل معظمها إلى حرارة.