【科普帖】倒装LED灯丝灯的光学性能详解

时间:2021-05-23来源:佚名

  长期以来,国内外的专家致力于LED的发光均匀性的研究,但其实LED是一个光、电、热相互影响的综合系统,其输出的光学性能会受到输入的电流和结点温度的影响。

  LED的PN结中注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来,将电能直接转换为光能,但是在这个过程中,会产生大量的热,如果这些热量无法及时散开,就会导致PN结的温度迅速上升,从而影响到倒装LED灯丝的发光性能。

  本文研究倒装LED灯丝在不同直流电流驱动下的光通量、色温等输出光性能随输入电流和温度变化的规律,比较初态和稳态(点亮30min之后)的光通量、色温等,分析温度对于光学性能的影响。

  1.样品制备与测试

  1.1 样品制备

  将倒装LED芯片通过固晶机固定于白陶瓷基板上,陶瓷基板尺寸为60 mm×1.2 mm×0.38 mm,芯片尺寸为12 mil×26 mil,用两层体涂覆方式对灯丝进行点胶。取6根上述方法制备的灯丝,将6根灯丝串联在一起,样品如图1所示。

【科普帖】倒装LED灯丝灯的光学性能详解

  1.2 测试

  采用型号为ZWL-9200的中为积分球测量光通量、色温和色坐标。被测LED采用固定夹具置于积分球中心,LED发射的光经积分球内部白色漫反射层,漫反射一部分光线通过积分球表面的通光孔径光纤传输到微型多通道光谱仪,光谱仪采集的数据通过USB接口发送到计算机进行处理和显示,光源采用恒流源供电。

  2.分析与讨论

  采用中为的积分球进行测试。将样品点亮,放进积分球,测试得到瞬态色温,光通量和色品坐标等。点亮30 min后,再次进行测量得到稳态的光学性能。随后,将瞬态与稳态的数据进行分析和比较,得出结论。

  2.1 光通量分析

【科普帖】倒装LED灯丝灯的光学性能详解

  光通量随电流的变化如图2所示,无论是在初态还是稳态,光通量都随电流的增加而增加。这是因为PN结是发光二极管的核心部分,电流增加后,注入到发光区的电子和空穴数量增加,发生辐射复合的数量也会增加,从而导致LED的光通量增加。理论上,LED 的光通量随电流的增大而线性增大。

  但是,如图2所示,在初态且电流为10~25 mA的时候,光通量随电流的变化是1条斜率K=18左右的直线,电流与光通量几乎呈线性关系,而在25~30 mA的时候,斜率K=16.113 2,有了明显的下降。

  由此可以看出,在初态时,电流和光通量几乎成线性关系,在30 mA点亮时,因为LED芯片趋于饱和状态,才导致斜率有了明显的下降。

  在稳态时,相邻两点之间的斜率依次为K1=17.591 2,K2=16.557 8,K3=15.113 2,K4=13.668 4, 光通量与电流不再成线性关系,而且随着电流的增加,光通量增加的量越来越小(斜率逐渐减少),这是因为电流的上升导致结温上升,且灯丝没有及时散热,从而导致结温对光通量造成影响,产生光衰。

  由此可见,热量会导致芯片老化,而芯片老化是光通量下降的根本原因。

  根据图2初态和稳态的比较,可以发现点亮30min之后(即稳态),灯丝的光通量均有所下降,且下降趋势随着电流的增加也越来越明显。

  10 mA驱动时,稳态的光通量为瞬态的99.8%,15 mA驱动时,稳态的光通量为瞬态的98%,20 mA驱动时,稳态的光通量为瞬态的95%,25 mA驱动时,稳态的光通量为瞬态的92.7%, 30 mA驱动时,稳态的光通量为瞬态的91%。

  由此可见,当输入电流较小时,光通量随温度升高而减少的现象不清晰,但随着电流的逐渐加大,光衰现象非常明显。因为随着温度的升高,LED 的电光转换效率下降,即输入相同的电功率所产生的可见光的量在减少,所以光通量也减少。

相关阅读

LED散热设计中散热方式和材质大揭秘

随着LED材料及封装技术的不断演进,促使LED产品亮度不断提高,LED的应用越来越广,以LED作为显示器的背光源,更是近来热门的话题,主要是不同种类的LED背光源技术分别在色彩、亮度...
2021-05-23

德国医院重症监护室(ICU)采用LED照明系统

中国半导体照明网译:重症监护室(ICU)的环境可能会让人感到十分不安,而最新的应用于ICU的LED照明系统则能够带来改变。 德国柏林的Charité Clinic已在其ICU中采用 飞利浦 的LED照明系统...
2021-05-23

激光处理的蓝宝石可增加HVPE GaN厚度

日本和瑞士的研究人员已采用一种蓝宝石衬底激光方式使氢化物气相外延法(HVPE)生长的GaN层厚度增加200μu03BCm左右。研究人员来自纳米奇精密珠宝公司、洛桑联邦理工学院(EPFL)、纳米奇...
2021-05-23

提升LED内量子与电光转换效率之原理解析

在LED的PN结上施加正向电压时,PN结会有电流经过,电子和空穴在PN结过渡层中复合会产生光子。然而并不是每一对电子和空穴都会产生光子,由于PN结作为杂质半导体,存在着材料品质...
2021-05-23

【涨知识】衡量白光LED优劣的9个特性参数

从目前白光LED产品的机理和结构来看,用来衡量白光LED优劣的特性参数一般有以下9个。 1、白光LED的电流/电压参数(正、反向) 白光LED具有典型的PN结伏安特性,通过的电流直接影响白光...
2021-05-23
【涨知识】衡量白光LED优劣的9个特性参数

热销商品

加厚abs安全帽电工建筑工地程施工领导监理透气防砸头盔可印字V型

这款加厚ABS安全帽专为电工、建筑工地施工人员、领导及监理设计,采用高强度ABS工程塑料,抗冲击、防砸性能优异,有效保障头部安全。帽体加厚设计,增强耐用性与防护等级...
5.8

欧普led筒灯3w孔灯超薄桶灯吊顶天花灯过道嵌入式洞灯客厅5w

欧普LED筒灯是一款高品质嵌入式照明产品,适用于客厅、过道、吊顶等多种场景。采用优质LED光源,提供3W和5W两种功率选择,光线柔和均匀,显色指数高,有效还原真实色彩。超...
7.45

水口钳高硬度模型剪钳电子钳工业级口水剪斜嘴钳偏口斜口专用钳子

水口钳高硬度模型剪钳是一款工业级精密工具,专为电子、模型制作及精细作业设计。采用优质高碳钢材质,经热处理工艺打造,具备卓越的硬度和耐磨性,可轻松剪切金属引脚、...
4.8

170电子剪钳II 如意斜口钳 工业斜嘴钳水口钳 模型剪塑胶钳尖嘴钳

170电子剪钳II如意斜口钳是一款专业级精密工具,集工业斜嘴钳、水口钳、模型剪、塑胶钳与尖嘴钳功能于一体,适用于电子维修、模型制作、手工艺及精密作业。其采用优...
4.5

安全帽国标工地加厚施工领导透气安全头盔建筑工程监理免费印字

本款安全帽严格遵循国家GB 2811-2019标准,专为建筑工程、工地施工及监理人员设计。采用高强度ABS工程塑料,加厚壳体有效抗冲击,保障头部安全。帽体轻盈透气,内置可调...
10

网站栏目