所以我知道LED的最大電流(例如20mA),但是從科學上講,這是為什麼呢?
使用水的類比,似乎高壓會導致混亂某種東西(我喜歡把它想像成吹出管道之類的巨大“壓力”)。為什麼一定數量的電子流會損壞某些東西?
所以我知道LED的最大電流(例如20mA),但是從科學上講,這是為什麼呢?
使用水的類比,似乎高壓會導致混亂某種東西(我喜歡把它想像成吹出管道之類的巨大“壓力”)。為什麼一定數量的電子流會損壞某些東西?
很難給出一個類比,因為電氣系統的通常類比是流體系統。流體系統的一大優點是工作流體也能很好地冷卻物體,並且大多數人在流體系統上的實踐經驗都涉及加熱不是很重要的流速。
所以讓我們嘗試一個不同的類比:一根細繩穿過手指的阻力。您的手指就是LED,LED的電壓降類似於您手指兩側的弦的張力差。電流類似於拉弦的速率。
如果拉得太快,手指會受傷嗎?是的:我們稱之為“繩索燃燒”。即使您調整手指的電阻以保持繩索上的張力恆定(無論其速度如何)(類似於LED的恆定電壓降),也會發生這種情況。
原因是完成工作的速度以及由此產生的熱量是手指施加在繩索上的力與繩索在手指上移動的速率的乘積。太緊擠壓或太快移動繩子都可能燒傷繩子。
“工作速率”或“能量速率”稱為功率。對於機械系統,定義它的一種方法是力(\ $ F \ $)和速度(\ $ v \ $)的乘積:
$$ P = Fv $$
由於功率是能量的比率,因此應該以單位時間的能量為單位。以SI為單位,即每秒焦耳,也稱為 watt。因此,無論繩索移動得有多快,手指施加多大的力,您都以每秒幾焦耳的速度進行工作。這種能量不會消失:它會在繩子和手指中變熱。一旦超過身體將熱量從指尖轉移的能力,您的皮膚就會變得過熱而被燒傷。
電氣系統的類比是功率是電壓和電流的乘積:
$$ P = VI $$
\ $ V \ $對於LED,但是如果您增加\ $ I \ $,則產生的熱量快於其輻射到周圍環境的速度。 LED太熱並損壞。
LED兩端的正向壓降為幾伏。該電壓降乘以電流即為設備中的功耗。它產生光,但也產生熱量。是熱量殺死了LED。
TL; DR:流動的電流會產生熱量,對於LED來說,熱量會殺死部件。
每當電子流過導體時,焦耳加熱發生了。部分原因是由於真正的熱量,組成物體的粒子在周圍移動,並且電子被拉過,這保證了一些電子將碰撞成某種物體,並將其能量轉移到該粒子中,從而對其加熱。
當LED過載時,過度加熱將導致脆弱的鍵合以及管芯本身發生變化。這些變化都不具有建設性,最終熱量會破壞零件。對於LED而言,它們會燒壞甚至吹散,對於其他某些部分,它們可能會爆炸。
這裡是查看其他人所說的另一種方式:
電流到光的轉換不是100%有效的,因此未轉換為光的其餘能量是熱。
每個電子組件都有一個以“開爾文/瓦特”為單位測量的“熱阻”,表示上面的“浪費能量”從芯片出來到PCB(通常是LED的陰極)的難易程度作為熱量。這是在數據表中指定的。
此外,每個電子元件都有一個最高結溫Tj,可以根據數據表中其餘的指定參數進行操作。
有了這些信息,給定恆定的熱阻Rth,固定的最大額定功率LED Pdiss_max,以及不斷增加的驅動LED的電源,將會導致結溫升高到結溫以上最大額定值,並且可能從芯片內部拆解銲線,使其無法使用。
好問題!
這種尺寸的材料只能處理一定數量的東西。以燈絲為例。大小合適,可以發光但不會燃燒。它被電淹沒了,在燒毀之前只能處理的東西太多了。與LED相同。取決於材料的數量和類型。
所有不錯的答案。我只是想補充一點,如果LED中沒有非輻射複合,那麼熱量就會少得多,並且可以在加熱之前推動更多的電流通過...(想想新型的高效LED)
實際上,我發現水比喻非常有效。如果大量的水進入管道,管道將破裂。更具體地說,當流體流動時,它會像其他任何材料一樣熔化少量熱量,從而熔化。