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LED结温和功率.doc


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LED结温和功率
       现在的高端发光二极管通常使用高导热材料,冷却系统的设计也与环境温度和特定的最终用途相符,以降低结温,从而应用于从装饰照明到汽车大灯等关键需求,目前LED的最大允许结温是有限的,大约120-135度(最近的记录最高可达185度),而白炽灯灯丝的工作温度为1500-3000度,相比之下,结温是发光二极管应用发展的主要障碍。同时,为了提高LED的功率,即提高电输入能量以获得尽可能大的光功率输出,但这也会导致LED在工作过程中放出大量的热,使管芯结温迅速上升,输入功率越高,发热效应越大。温度的升高将导致器件性能的变化与衰减,甚至失效。
 
1、结温-LED光输出
实验指出,发红、黄光的InGaAlP LED与发蓝、绿光的InGaN LED,其光输出强度均明显依赖于器件的结温。也就是说,当LED的结温升高时,器件的输出光强度将逐渐减小;而当结温下降时,光输出强度将增大。InGaAlP LED的光输出相对量随温度的变化,以25?C作为器件性能的基准点,InGaAlP 橙色的LED比红色的LED具有更高的温度灵敏度。当结温升至100?C时,琥珀色器件的输出通量降去了75%。对于InGaAlP LED,温度系数仅与器件的发光波长有关,而与衬底是否透明无关,进一步的实验指出,InGaAlP的发光波长越短,器件的出光通量随温度增加衰减得越快。InGaAlP LED假设25?C时LED的值为100%,那么当结温升至100?C时,640nm、620nm与590nm的InGaAlP LED的光输出分别为原始值的42%、30%与20%。对于InGaN系列的LED,出光通量随温度的变化远小于InGaAlP LED,随着发光波长变短,光输出通量随温度的变化越不明显。一般情况下,这种变化是可逆与可恢复的,这种效应的发生机制显然是由于材料的一些相关参数会随温度发生变化,从而导致器件参数的变化。如随温度的增加,电子与空穴的浓度会增加,禁带宽度会减小,电子迁移率也将减小。这些参量的变化必须引致器件输出光通量的改变。然而当温度恢复至初态时,器件参数的表化也随之消失,输出光通量也恢复至初态值。
 
2、结温-发光波长
LED的发光波长一般可分成峰值波长与主波长二类,前者表示光强最大的波长,而主波长可由X、Y色度坐标决定,反映了人眼所感知的颜色。显然,结温所引致的LED发光波长的变化将直接造***眼对LED发光颜色的不同感受。对于一个LED器件,发光区材料的禁带宽度值直接决定了器件发光的波长或颜色。InGaAlP与InGaN材料属III-V族化合物半导体。它们的性质与GaAs相仿,当温度升高时,材料的禁带宽度将减小,导致器件发光波长变长,颜色发生红移。InGaAlP与InGaN LED,峰值波长随温度的变化要大于主波长随温度的变化,其中InGaAlP LED尤甚。人眼对不同波长的颜色感知灵敏度是存在着很大的差异,在蓝、绿、黄区域,很小的波长变化就将引致人眼感觉上的变化。从而对蓝、绿、黄器件的温升效应提出了更高的要求。一般来说,2~5nm的波长变化人眼就可以感觉到;而对红光波长的变化,人眼的感觉就要相对迟钝一些,但也能感觉到15nm的波长差异。显然,对于琥珀(黄)颜色,由于人眼最为灵敏,因此颜色仓的波长间隔分得很细,仅为2-3nm,但对于红色区域,其间隔

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  • 上传人mh900965
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  • 时间2018-03-17