सौर स्ट्रीट लाइट से गर्मी कैसे उत्पन्न करें

अंत में, इनपुट विद्युत ऊर्जा का केवल 30-40% ही प्रकाश ऊर्जा में परिवर्तित होता है, और शेष 60-70% ऊर्जा मुख्य रूप से गैर-विकिरणशील पुनर्संयोजन के जाली कंपन द्वारा उत्पन्न होती है और ऊष्मा ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। तो, क्या सौर स्ट्रीट लाइट क्या एलईडी ऊष्मा उत्पन्न करती है? यह कितनी ऊष्मा उत्पन्न कर सकती है? एलईडी कितनी ऊष्मा उत्पन्न करती है? चिप का तापमान बढ़ने पर, गैर-विकिरणकारी पुनर्संयोजन बढ़ जाता है, जिससे प्रकाश दक्षता और कम हो जाती है। इतनी अधिक ऊष्मा उत्पन्न होती है कि उपयोग के दौरान समस्याएँ उत्पन्न होती हैं। इसके अलावा, कई लोग जो पहली बार उच्च-शक्ति वाली एलईडी का उपयोग करते हैं, उन्हें तापीय समस्या को प्रभावी ढंग से हल करने का तरीका नहीं पता होता है, जिससे उत्पाद की विश्वसनीयता एक बड़ी समस्या बन जाती है। एलईडी के अग्र वोल्टेज के तहत, इलेक्ट्रॉन बिजली आपूर्ति से ऊर्जा प्राप्त करते हैं। विद्युत क्षेत्र द्वारा संचालित होकर, वे PN जंक्शन के विद्युत क्षेत्र को पार करते हैं और N क्षेत्र से P क्षेत्र में संक्रमण करते हैं। ये इलेक्ट्रॉन P क्षेत्र में छिद्रों के साथ पुनर्संयोजित होते हैं। चूंकि P क्षेत्र में प्रवाहित होने वाले मुक्त इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा P क्षेत्र में संयोजी इलेक्ट्रॉनों की तुलना में अधिक होती है, इसलिए पुनर्संयोजन के दौरान इलेक्ट्रॉन कम ऊर्जा वाली अवस्था में लौट आते हैं, और अतिरिक्त ऊर्जा फोटॉनों के रूप में मुक्त होती है। उत्सर्जित फोटॉनों की तरंगदैर्ध्य ऊर्जा अंतर Eg से संबंधित होती है। यह देखा जा सकता है कि प्रकाश उत्सर्जक क्षेत्र मुख्य रूप से PN जंक्शन के पास होता है, और प्रकाश का उत्सर्जन इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों के पुनर्संयोजन से ऊर्जा के निकलने के कारण होता है। एक अर्धचालक डायोड में, इलेक्ट्रॉन अर्धचालक क्षेत्र में प्रवेश करने से लेकर उससे बाहर निकलने तक प्रतिरोध का सामना करते हैं। सिद्धांत रूप में, अर्धचालक डायोड की भौतिक संरचना में, स्रोत ऋणात्मक इलेक्ट्रोड से उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की संख्या और धनात्मक इलेक्ट्रोड पर वापस लौटने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या बराबर होती है। साधारण डायोड में, जब इलेक्ट्रॉन-छिद्र युग्म का पुनर्संयोजन होता है, तो ऊर्जा स्तर के अंतर (जैसे कि Eg) के कारण उत्सर्जित फोटॉन स्पेक्ट्रम दृश्य प्रकाश की श्रेणी में नहीं होता है। डायोड के अंदर मार्ग में, प्रतिरोध के कारण इलेक्ट्रॉन ऊर्जा की खपत करते हैं। खपत की गई शक्ति इलेक्ट्रॉनिक्स के मूलभूत नियमों के अनुरूप है: Pu003dI2Ru003dI2(RN++RP)+IVTH। इस सूत्र में: RN, N क्षेत्र का बल्क प्रतिरोध है, VTH, PN जंक्शन का टर्न-ऑन वोल्टेज है, और RP, P क्षेत्र के बल्क प्रतिरोध द्वारा उत्पन्न शक्ति है। ऊष्मा है: Qu003dPt। इस सूत्र में: t वह समय है जब डायोड को ऊर्जा प्रदान की जाती है। संक्षेप में, LED अभी भी एक अर्धचालक डायोड है। इसलिए, जब LED अग्र दिशा में कार्य कर रहा होता है, तो इसकी कार्य प्रक्रिया उपरोक्त विवरण के अनुरूप होती है। इसकी द्वारा खपत की गई विद्युत शक्ति है: PLEDu003dULED×ILED। इस सूत्र में: ULED, LED प्रकाश स्रोत के पार अग्र वोल्टेज है; ILED, LED से प्रवाहित होने वाली धारा है। यह खपत की गई विद्युत शक्ति ऊष्मा में परिवर्तित होकर मुक्त होती है: Qu003dPLED×t। इस सूत्र में: t विद्युतीकरण समय है। दरअसल, P क्षेत्र में इलेक्ट्रॉनों द्वारा छिद्रों के साथ पुनर्संयोजन से उत्पन्न ऊर्जा सीधे बाहरी विद्युत स्रोत से नहीं मिलती, बल्कि क्योंकि इलेक्ट्रॉन N क्षेत्र में होते हैं और कोई बाहरी विद्युत क्षेत्र नहीं होता, इसलिए उनका ऊर्जा स्तर P क्षेत्र के संयोजी इलेक्ट्रॉन ऊर्जा स्तर से Eg द्वारा अधिक होता है। जब यह P क्षेत्र में पहुँचता है, तो यह छिद्र के साथ पुनर्संयोजन करके P क्षेत्र का संयोजी इलेक्ट्रॉन बन जाता है, जिससे इतनी ऊर्जा उत्पन्न होती है। Eg का आकार पदार्थ द्वारा निर्धारित होता है और इसका बाहरी विद्युत क्षेत्र से कोई संबंध नहीं है। इलेक्ट्रॉन पर बाहरी विद्युत स्रोत का प्रभाव उसे एक दिशा में गतिमान करने के लिए प्रेरित करना और PN जंक्शन के प्रभाव को दूर करना है। सौर स्ट्रीट लाइट द्वारा उत्पन्न ऊष्मा का प्रकाश दक्षता से कोई संबंध नहीं है; प्रकाश उत्पन्न करने के लिए उपयोग की जाने वाली कुछ प्रतिशत विद्युत शक्ति और ऊष्मा उत्पन्न करने के लिए उपयोग की जाने वाली शेष कुछ प्रतिशत विद्युत शक्ति के बीच कोई संबंध नहीं है। उच्च-शक्ति वाले एलईडी में ऊष्मा उत्पादन, तापीय प्रतिरोध और जंक्शन तापमान की अवधारणाओं को समझकर, सैद्धांतिक सूत्रों को निकालकर और तापीय प्रतिरोध का मापन करके, हम उच्च-शक्ति वाले एलईडी के वास्तविक पैकेजिंग डिज़ाइन, मूल्यांकन और उत्पाद अनुप्रयोग का अध्ययन कर सकते हैं। यह ध्यान देने योग्य है कि वर्तमान समय में, जब एलईडी उत्पादों की प्रकाशीय दक्षता उच्च नहीं है, तो ऊष्मा प्रबंधन एक महत्वपूर्ण मुद्दा है। ऊष्मा ऊर्जा के उत्पादन को कम करने के लिए प्रकाशीय दक्षता में मौलिक सुधार करना ही मूल बात है। इसके लिए चिप निर्माण, एलईडी पैकेजिंग और अनुप्रयोग उत्पाद विकास के सभी पहलुओं में तकनीकी प्रगति की आवश्यकता है। [उपरोक्त सामग्री सौर स्ट्रीट लाइट निर्माताओं द्वारा आपके लिए व्यवस्थित और प्रकाशित की गई है]

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