当前位置：首页 > 技术先锋
温度对LED性能的影响
发布时间:2017-11-10 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]摘要：从LED发光原理出发，结合实验将红蓝椭圆灯分别在室温和85℃的恒温箱中用20 mA电流点亮168 h后测试其法向光强及正向电压，然后分析了PN结温度和环境温度对LED性能的影响。
关键词：LED；椭圆灯；法向光强；正向电压；PN结
0 引言
与传统光源相比，LED光源为固体冷光源，具有寿命长，光效高，无辐射，功耗低，抗冲击和抗震性能模压电感好，可靠性高等特性。在全球提倡绿色照明的今天，LED作为新型绿色照明光源受到全球的追捧。然而，在LED高速发展的同时，如何进一步提高LED的寿命及可靠性确是迫在眉睫的事。本文从理论和实验出发，研究并分析了温度对LED性能的影响，从而提出可以提高LED的寿命和可靠性问题的方法。
1 LED发光原理
LED是一种半导体二极管，核心发光部分为P型和N型半导体构成的PN结，LED除了具有一般PN结特性外，还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区．空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子与多数载流子复合而发出光子，发光原理如图1所示。
2 温度对LED性能的影响
2. 1 温度对LED发光强度的影响
当PN结温度上升时，半导体的晶格振动幅度增加，当原子的振动能量高于一定值时，电子从激发态跃迁到基态时会与晶格原子(或离子)交换能量，发生无辐射跃迁。这种过程的几率随温度的增加而呈指数式增加。因此，当温度上升到一定程度之后，半导体的尢辐射跃迁增加，内量子效率降低，从而导致发光强度下降。
差模电感当温度上升时，LED封装用环氧树脂会逐渐变性，发黄，从而影响环氧树脂的透光性能，导致外量子效率降低，发光强度下降。
2. 2 温度对LED正向电压的影响
正向电压是判定LED性能的一个重要参数电感厂家。通常InGaA1P LED 20 mA正向电流下的正向电压在1．8～2. 2 V之间，InGaN LED的正向电压处在3．0～3 6 V之间。在小电流近似下，LED的正向电压可表示为：
式中，Vf为正向电压，If为正向电流，I0为反向饱和电流，q为电子电荷，k是玻尔兹曼常数，Rs是串联电阻，n是表征PN结完美性的一个参量，处在1～2之间。式(1)右边的反向饱和电流I0与温度密切相关，I0值随温度的升高而增大，导致正向电压
Vf下降。
3 实验研究
这里以红蓝光椭圆灯为例来研究温度对LED性能的影响。其实验设计是：分别用晶元AIGaInP红色芯片Es-SAHRPN10和silan InGaN蓝色芯片SL-NBIT0300试制红蓝椭圆灯。红光固晶胶用普通银胶，蓝光固晶胶为普通绝缘胶，支架用铁支架，封装用普通环氧树脂。取20只成品蓝椭圆灯，编号1～20，再用JF光强测试仪测试1～20共模电感号椭圆灯在室温20mA下的法向光强Iv及正向电压Vf，测试数据后，再将20只管子分成两组：将1～10号灯在室温20 mA下点亮168 h；11～20号灯放入85℃恒温箱中，也在20 mA下点亮168 h。实验后仍用JF光强测试仪测试各组在室温20 mA下的法向光强Iv及正向电压Vf。然后对红椭圆灯也做以上分组实验。
4 实验数据及分析
表1～表4所列就是实验所测试的数据。
从上述实验数据可以看出，PN结温度和环境温度对LED发光强度及正向电压的影响。
在85℃情况下，蓝光的平均光衰为12．68％，正向电压下降了0．05 V而室温下蓝光的平均光衰只有3．32％，正向电压下降0．01 V；对于红光而言亦有如此趋势，在85℃情况下的平均光衰为9．97％，正向电压下降0．031 V而室温下的平均光衰为1．89％，正向电压下降0．004 V。说明环境温度升高，LED光衰严重同时正向电压下降幅度大。
表1和表3还反映出了红蓝L绕行电感ED在室温20mA条件下持续点亮时，LED内部温度升高对光衰的影响，同时也可以看出，蓝光的光衰比红光的光衰更加严重，此现象可以从两个方面解释：其一，蓝光用的固晶胶为绝缘胶，而红光的固晶胶为银胶，绝缘胶的导热性很弱，导致蓝光散热不如红光，蓝光PN结温度略高于红光，温度越高，光衰越严重；其二，在紫外光暴露下，环氧树脂的物理性能会发生变化，导致透光率下降，而蓝色芯片会发射出部分的短波光，在长时间的短波照射下，环氧树脂的透光率下降，发光强度下降。配抄高档文化印刷纸的DIP制浆技术《造纸产业发展政策》指出未来一段时间我国原料的发展方向：“一是提高木浆比例；二是扩大废纸原料回收利用；三是合理科学利用非木材纤维原料。”“扩大废纸原料
3种高效可靠的低成本PFC逆变器方案构成【导读】随着人类社会对绿色能源需求的扩大，逆变器设计成为了大势所趋，高效可靠的逆变系统对功率因数校正和电流谐波抑制提出了更高的要求。欲想了解具有功率因数校正功能的3中常规逆变器构成方案详情（三级构成方
基于51单片机的数字电压表仿真设计摘要：设计采用AT89C51单片机、A／D转换器ADC0808和共阳极数码管为主要硬件，分析了数字电压表Proteus软件仿真电路设计及编程方法。将单片机应用于测量技术中，采用ADC0808将模拟信号
