LED 溫度特性的測試
梅 毅 陳郁陽 袁 川 劉木清(復旦大學電光源研究所, 上?！?00433)
摘 要: 本文介紹了對多種型號LED 在不同環境溫度條件下色度參數的測試過程。通過分析實驗數據, 總結了LED 輸出光通、色溫等受環境溫度影響的變化規律, 并討論了LED 溫度測試過程需要注意的問題。
關鍵詞: LED; 光通量; 相關色溫; 色坐標; 溫度特性
Measurement of LEDs’Temperature Characteristics
Mei Yi Chen Yuyang Yuan Chuan Liu Muqing ( Fudan University Department of Light Source and Illuminating Engineering , Shanghai 200433)
Abstract:The paper introduces the measurement process of various types of LEDs’temperature characteristics. By analyzing the results , a conclusion of relationship between LEDs’chromatic parameters and ambient temperature is given. And some consideration during LED measurement is discussed.
Key words : LED ; luminous flux ; correlated color temperature ; chromaticity coordinate ; temperature characteristic
1 引言
發光二極管(Light Emitting Diodes , LED) 是一種能發光的半導體二極管, 當注入PN 結的少數載流子與多數載流子復合時, 就會發光, 是一種直接把電能轉化為光和輻射能的發光器件。其相對白熾燈等傳統光源具有功耗小、壽命長、體積小、重量輕、工作電壓低、發光響應時間短, 光色純等一系列特性。LED 目前已廣泛應用在指示燈、顯示屏、交通信號燈等諸多領域。隨著高效、大功率LED 技術的不斷突破, LED 將有可能成為未來應用廣泛的新型光源。
LED 光源是一個溫度依賴性較強的光源。溫度的浮動可能會導致光輸出的顯著變化和發光峰值波長的漂移等現象。因此, 對LED 溫度特性的測試是十分有意義的。隨著LED 產業飛速發展并逐步進入照明領域, 對大功率LED 溫度特性進行測量更具有極為重要的現實意義。
本文利用復旦大學電光源研究所設計開發的顏色分析儀以及LED 驅動電路, 對不同顏色與不同功率LED 在寬溫度范圍內光通量的變化進行測試并對實驗結果進行分析討論。
2 實驗
2.1.1 LED 溫度測試裝置
LED 溫度測試系統由恒溫箱、積分球、驅動電路、LED 光源、溫度計、光譜儀、顏色分析軟件組成。
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3 結論
由實驗結果可以發現: 在恒流驅動條件下, 被測LED 輸出光通隨環境溫度升高而下降, 下降幅度因LED 型號而異。這是因為基于目前的半導體制造技術, LED 輸入功率中大約80 %至85 % 的能量通過熱傳導方式散發出去, 而不能像白熾燈一樣的輻射散熱。這樣LED 的穩定性便很容易受自身散熱及環境溫度影響。隨環境溫度升高, LED 相對色溫除白光色溫升高外均有所降低。同時, LED 發光波長也受到影響, 除藍光LED 的波長隨環境溫度的升高而向短波方向漂移外其他則向長波方向漂移, 改變量約為0105nmPK。這是LED 輸出光譜相對能量分布隨溫度改變之故。
在實驗中為了準確測定數據, 需要注意如下幾點:
首先, 實驗中認為溫度計示數即為LED 環境溫度,故而要求溫度計探頭擺放位置盡量靠近LED ,但又不能過多地受LED 自身熱量影響。
其次, 當LED 剛點亮時, 結溫會隨能量的消耗而增加進而影響輸出光通, 這需要幾秒鐘或幾分鐘的時間才能使輸出達到熱平衡。具體的點燈穩定時間因LED 型號與測試環境而異。為了便于比對, 實驗中統一測量設定環境溫度下點燈一分鐘后的數據。
另外, 實驗目的是比較輸出光通量相對值, 故無需關心光通量實際大小。只需假定常溫下輸出光通為100 % , 測量高低溫條件下光通相對值即可。
第18 卷第1 期梅 毅等: LED 溫度特性的測試19 熱設計 http://www.aji87.cn
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