Warum erwärmt sich die LED-Lampe?

Der Grund, warum LED-Lampen Wärme erzeugen, liegt darin, dass nicht die gesamte zugeführte elektrische Energie in Lichtenergie umgewandelt wird, sondern ein Teil davon in Wärmeenergie. Wenn die Lichtausbeute einer LED-Lampe 100 lm/W beträgt, liegt ihr elektrooptischer Wirkungsgrad nur bei etwa 20 bis 30%. Mit anderen Worten: Etwa 70% der elektrischen Energie wird in Wärmeenergie umgewandelt.

Insbesondere wird die Sperrschichttemperatur von LED-Lampenchips durch zwei Faktoren verursacht:

1. Der interne Quantenertrag ist nicht hoch, das heißt, wenn sich Elektronen und Löcher verbinden, können sie keine 100%-Photonen erzeugen. Dies wird üblicherweise als "Leckstrom" bezeichnet, der die Rekombinationsrate der Ladungsträger im PN-Bereich verringert. Der Leckstrom multipliziert mit der Spannung ergibt die Leistung dieses Teils, d. h., er wird in Wärmeenergie umgewandelt; dieser Anteil stellt jedoch nicht die Hauptkomponente dar, da der interne Photonenertrag mittlerweile bei nahezu 90% liegt.

2. Die internen Photonen können nicht alle nach außen aus dem Chip abgestrahlt und schließlich in Wärme umgewandelt werden. Dies ist der Hauptgrund dafür, dass die sogenannte externe Quanteneffizienz derzeit nur bei etwa 30% liegt und der Großteil der Photonen in Wärme umgewandelt wird.