冷卻率對交流電發光二極體溫度場與電場之影響

Influence of cooling rate on the temperature and electric fields in an AC LED with multiple quantum well

鄭志浩(Chih-Hao Cheng)

指導教授 ： 李雄略

國立清華大學/工學院/動力機械工程學系/碩士(2014年)

摘要

交流電發光二極體(Alternating current light emitting diode, AC
LED)是近年來快速發展的技術之一，但人們追求高功率、高效能的同時，伴隨而來的是複雜難解的熱管理問題，而發熱機制以及外接散熱裝置對晶片的影響，目前尚未完全明瞭。此一瓶頸仍是急欲解決的重要課題。因此，本研究參考具多重量子井(multiple quantum wells, MQW)之 LED 的實驗數據，開發出適用的電壓-電流密度關係式，並用以模擬實際使用上的發光、發熱狀況。
根據本文的研究，交流電發光二極體僅在輸入電壓大於二極體啟動電壓的時間發光與發熱，因此內部最高溫度會隨著交流電源的電壓變化而隨之震盪。發光功率雖然較直流電發光二極體小，但工作溫度能獲得較穩定的控制。本研究也將發光功率、系統效率、內部溫差與輸入電壓振幅和散熱裝置之冷卻能力的對應關係找出，發現
加強冷卻能力雖有助於控制 LED 的溫度，但會減損其發光功率；提高電壓振幅會增加其亮度，卻會產生高溫差、低效率、以及局部高溫等問題。
利用本文之研究成果，可作為業界進行 AC LED 及其散熱裝置最佳化設計之參考。

關鍵字

發光二極體 ； 冷卻率 ； 多重量子井 ； 交流電

並列摘要

無資料

並列關鍵字

LED ； MQW

參考文獻

[9] 徐岳, 垂直式發光二極體電位降之數學模式研究, 國立清華大學碩士論文, 新竹, 台灣; 2011。

[10] 辜哲顯, 具量子井之砷化鎵發光二極體之性能研究, 國立清華大學碩士論文, 新竹, 台灣； 2012。

[1] D. W. Kim, H. Y. Lee, M. C. Yoo, and G. Y. Yeom, “Highly efficient vertical laser-liftoff GaN-based light-emitting diodes formed by optimization of the cathode structure”, Appl. Phys. Lett., vol. 86, 052108, pp. 1-3, Jan. 2005.

[2] J. F. Lin, M. C. Wu, M.J. Jou, C. M. Chang, B. J. Lee, Y. T. Tsai, “Highly reliable operation of indium tin oxide AlGaInP orange light-emitting diodes”, Electronics Letters, vol.30, pp.1793-1794, 1994.

[3] A. Chitnis, A. Kumar, M. Shatalov, V. Aidvarahan, A. Lunev, J. W. Yang, G. Simin, and M. Asif Khan, “High-quality p-n junctions with quaternary AlInGaN/InGaN quantum wells,” Appl. Phys. Lett. 77, 3800, 2000.